中國(guó)建材總院聚焦“四個(gè)面向”，不斷加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)，推進(jìn)基礎(chǔ)研究，筑牢創(chuàng)新之基。一批原創(chuàng)成果在高水平期刊發(fā)表，彰顯了總院對(duì)原創(chuàng)策源的堅(jiān)定信念與不懈追求。
中國(guó)建材總院所屬國(guó)檢集團(tuán)萬(wàn)德田團(tuán)隊(duì)在《Coatings》發(fā)表了題為“Size Effect of Graphite Nanosheet-Induced Anti-Corrosion of Hydrophobic Epoxy Coatings” (石墨納米片的尺寸效應(yīng)對(duì)疏水環(huán)氧涂料防腐性能的影響)的論文。
為了拓寬石墨納米片添加劑在環(huán)氧樹(shù)脂基涂料上的選擇性并驗(yàn)證尺寸效應(yīng)，本工作旨在將不同尺寸的石墨納米片摻雜到環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰胺樹(shù)脂交聯(lián)固化產(chǎn)生的三維結(jié)構(gòu)中。此外，構(gòu)建微納級(jí)二級(jí)結(jié)構(gòu)和特殊粗糙度的表面，得到復(fù)合環(huán)氧疏水涂層。還總結(jié)了石墨納米片的尺寸效應(yīng)對(duì)涂層疏水性能和耐腐蝕性能的影響。其中，環(huán)氧樹(shù)脂涂層中石墨納米片的優(yōu)化摻雜尺寸（2.2μm）表現(xiàn)出最大阻抗弧為2.58 × 108 Ω cm2，可以形成覆蓋微孔的優(yōu)異納米網(wǎng)絡(luò)，阻礙腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散。通過(guò)模擬計(jì)算分析，我們還發(fā)現(xiàn)石墨烯的邊緣位點(diǎn)對(duì)于捕獲H？O和O？更加有效；因此，具有大邊緣的較小尺寸的石墨烯可能更有利。該工作將為石墨防腐涂料的工業(yè)化應(yīng)用提供參考。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
為了拓寬二維材料添加劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基涂料的選擇性和驗(yàn)證其尺寸效應(yīng)的影響，本文章擬將不同尺寸的二維材料摻雜在環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺樹(shù)脂交聯(lián)固化所形成的三維結(jié)構(gòu)中，并構(gòu)筑出微米-納米級(jí)的次級(jí)結(jié)構(gòu)以及特殊粗糙程度的表面，可規(guī)?；牡玫蕉S材料復(fù)合環(huán)氧超疏水涂料。探索二維材料的尺寸效應(yīng)和界面粗糙程度等因素對(duì)涂料疏水性能的影響，同時(shí)總結(jié)出其對(duì)涂料的穩(wěn)定性、耐磨性及耐腐蝕性的影響。最后通過(guò)DFT模擬計(jì)算揭示微米-納米級(jí)結(jié)構(gòu)、尺寸效應(yīng)在抗腐蝕過(guò)程中的作用機(jī)制。利用該反應(yīng)機(jī)理可對(duì)涂料中摻雜的二維材料尺寸或形貌進(jìn)行調(diào)整，并篩選出穩(wěn)定、高效率的防腐涂料。該研究方法不僅可為二維材料與樹(shù)脂基復(fù)合提供全新的設(shè)計(jì)思路，而且創(chuàng)新地提出了在超疏水防腐方面上調(diào)控二維材料的尺寸效應(yīng)的設(shè)計(jì)理念，為今后二維材料添加劑的選擇和工業(yè)化應(yīng)用提供了借鑒思路。
圖1. 不同尺寸石墨納米片的制備
圖2. 摻雜不同尺寸石墨納米片的環(huán)氧樹(shù)脂抗腐蝕能力對(duì)比
圖3. 腐蝕機(jī)理分析圖
