“當(dāng)你手表上的秒針轉(zhuǎn)過一圈半，

世界上就有1噸的鋼鐵被腐蝕成鐵銹。”

這里有必要解釋一下，不是有一噸鋼鐵會(huì)被腐蝕，而是腐蝕的鐵銹有一噸。

我們的建筑、道路、機(jī)械、橋梁、船舶等等，凡是使用材料的地方，只要暴露于大自然中，就會(huì)受到來自空氣中的水汽、鹽、堿、酸以及各種化學(xué)接觸環(huán)境下帶來的腐蝕。

常見的腐蝕場(chǎng)景

腐蝕數(shù)據(jù)

在我國，每年有接近30%的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢;

全世界每年由鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為1萬億美元，現(xiàn)在這個(gè)數(shù)字還在逐年升高。

于是，為了最大限度減少腐蝕帶來的損害，防腐涂料誕生了!

通過防腐涂料來對(duì)表面增加防護(hù)層，從而減緩材料在日曬、酸堿、高溫等環(huán)境下的被腐蝕速度，延長物體的使用壽命。

防腐涂料經(jīng)石墨烯改性后，機(jī)械力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性及防腐性能等均可得到提升。

石墨烯雖然具有超薄、超強(qiáng)柔韌性和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，可是它跟防腐涂料有什么關(guān)系呢?

為什么加入傳統(tǒng)的防腐涂料中會(huì)產(chǎn)生神奇的性能加持呢?

石墨烯防腐涂料原理機(jī)制

01“屏蔽阻隔機(jī)理”和“迷宮效應(yīng)”

石墨烯改性防腐涂料，由于納米級(jí)的石墨烯的片層結(jié)構(gòu)層層疊加、交錯(cuò)排列，在涂層中可形成“迷宮式”屏蔽結(jié)構(gòu)，形成一道屏蔽阻隔。

這樣，便能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)的浸潤、滲透和擴(kuò)散，提高涂層的物理阻隔性。同時(shí)，還可延長腐蝕介質(zhì)的滲透擴(kuò)散路徑;從而提供涂層的抗?jié)B透性和使用壽命。

02“導(dǎo)電搭橋”機(jī)理

被保護(hù)的金屬要想達(dá)到陰極保護(hù)作用，就必須要求外部防腐涂層中含有大量的導(dǎo)電粒子鋅粉，從而形成順暢的微導(dǎo)電通路，在腐蝕介質(zhì)的侵蝕下，鋅粉發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子。

所以目前的傳統(tǒng)防腐涂料中，絕大多數(shù)底漆以鋅粉作為添加劑。然而，隨著腐蝕時(shí)間的加長，涂層中的鋅粉由于被氧化致使導(dǎo)電性下降，便有可能阻斷電子傳輸路徑，失去陰極保護(hù)的情況下，讓涂料失去防腐性能。

這時(shí)，將石墨烯添加進(jìn)鋅粉底漆中，而石墨烯由于導(dǎo)電性能極佳，便會(huì)與鋅粉形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，即讓石墨烯來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電搭橋，從而實(shí)現(xiàn)低鋅條件下仍然具有防腐功能。

什么是陰極保護(hù)?

陰極保護(hù)技術(shù)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。

03石墨烯“小尺寸效應(yīng)”

一般的防腐涂層表面并不是一個(gè)完美的物理屏障，因?yàn)橥繉釉诔赡み^程中溶劑的揮發(fā)可能導(dǎo)致涂層內(nèi)產(chǎn)生微孔和針孔等缺陷，這使得涂層對(duì)腐蝕介質(zhì)存在滲透性。

石墨烯作為一種納米材料，作為改性防腐涂料后，其中的石墨烯便可以填充到涂層的微小的缺陷當(dāng)中，減少涂層孔隙率，增強(qiáng)涂層致密性，進(jìn)一步延緩或阻止腐蝕因子浸入到基體表面。

04石墨烯的“疏水性”

由于石墨烯具有很強(qiáng)的疏水性，這就讓涂層表面形成一層隔水層，于是空氣中的水分子便不易進(jìn)入到金屬表面，從而增強(qiáng)對(duì)金屬的防護(hù)性，使之不被氧化。

05增加金屬的散熱性

由于石墨烯具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，在防腐涂料中加入石墨烯，可提升涂料的導(dǎo)熱性能。

當(dāng)涂層漆膜中含有石墨烯，漆膜的散熱面積便大幅增加，有助于被保護(hù)物體內(nèi)部的熱量的快速散發(fā)，避免因高溫造成的耐腐蝕性、耐老化性下降。

06增強(qiáng)涂層的穩(wěn)定性

在防腐涂料中添加石墨烯后，使漆膜在固化過程中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這可極大增強(qiáng)漆膜和基材的粘合性。讓漆層表面更加穩(wěn)定，且硬度更高。