石墨烯纳米结构缺陷与腐蚀防护研究:原子层沉积技术应用

   日期:2024-12-14     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:246    
核心提示:目前国内石墨烯改性重防腐涂料的整体应用水平并不高。我国石墨烯重防腐涂料首次应用于钢结构桥梁

不过,后来有研究者反驳了上述观点。台湾中正大学的Ya-Ping Hsieh等人也在《ACS Nano》上发表论文称,化学气相沉积生长的石墨烯中的纳米结构缺陷是腐蚀效应的主要原因。通过原子层沉积 (ALD) 可以减少缺陷,实现 99% 以上的腐蚀防护。

ALD法石墨烯涂层的腐蚀效果比较。图片来源:ACS Nano

近日,西北大学黄家兴在《自然·纳米技术》杂志上发表综述文章。在肯定石墨烯优异阻隔性能的同时,他还从电化学势的角度强调,其在腐蚀过程中作为正极会加速金属的腐蚀。因此,只要镀层出现轻微的裂纹或划痕钢结构重防腐检修方案,就会加速局部电化学腐蚀,暴露区域的腐蚀速度大大加快,金属的强度和韧性都会降低。

电化学腐蚀的原理和过程。图片来源:Nat.纳米技术。

随后作者提出了三个回应。一是开发石墨烯-聚合物复合涂层,这种涂层将更耐用且相对容易开发。分散良好的石墨烯片可以确保涂层对气体或液体的低渗透性。许多文章都报道了相关工作。其次,在石墨烯中添加负极材料(如锌),即使涂层受损也能对其起到保护作用。第三,如果石墨烯涂层能够自愈,就可以抑制局部腐蚀并实现长期保护。

我国拥有价值数千亿元的防腐涂料市场,并且还在逐年增长。随着石墨烯研发的普及,防腐涂料会突飞猛进吗?让我们拭目以待。

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宁波材料所王利平:石墨烯改性防腐涂料前途光明但道路艰难

中国科学院宁波材料技术与工程研究所王利平研究员介绍热带海洋环境腐蚀试验站研究进展

新华网9月13日报道,中国科学院宁波材料研究所王利平研究员和薛群基院士团队经过几年的技术攻关,成功突破了石墨烯改性材料开发和应用的技术瓶颈。并开发出具有自主知识产权的新型石墨烯改性涂料。重防腐涂层。目前,该成果已获得中国腐蚀与防护学会认证。关键技术指标盐雾寿命超过6000小时,处于国际领先水平。已成功应用于国家电网、石油化工、海洋工程及装备等领域。

9月25日,在南京举办的石墨烯创新大会上,中国科学院宁波材料研究所王利平研究员做了题为“石墨烯改性防腐新型海洋重防腐涂料体系及应用”的专题报告。工程应用进展》,介绍我国石墨烯改性防腐涂料的研发及产业化进展。

1、重防腐涂料市场需求巨大,国内高端产品严重缺乏。

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据王利平研究员介绍,目前全球重防腐涂料市场每年以20%的速度增长。但国内重防腐涂料市场80%以上被国外高端品牌占据,导致国内产品严重短缺。

2、传统的富锌底漆产品有很大的局限性。石墨烯为新型重型防腐系统的开发奠定了基础。

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3、我国石墨烯改性防腐涂料整体应用水平不高,仍存在许多瓶颈需要克服。

王利平研究员在报告中指出,石墨烯用于涂料时,只是一种填料,而不是主要成分。因此,不能称为外用石墨烯防腐涂料,而应称为外用石墨烯改性防腐涂料。

目前,我国石墨烯改性重防腐涂料整体应用水平不高。主要存在三个问题:

1、石墨烯改性防腐涂料的诸多科学机理,如分散问题、界面问题、失效演化机制等基础研究不深入,基础研究不扎实;

2、缺乏实际工况下的综合绩效考核和长期服务评价;

3、缺乏各种环境下的腐蚀数据积累和专用数据库;

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4、缺乏石墨烯材料的产品标准和检测标准。

在今年的石墨烯应用博览会上,我们看到除了石墨烯电加热产品之外,石墨烯防腐涂料是最受欢迎的产品。看似石墨烯重防腐涂料的门槛并不高,但据王利平研究员介绍,我们了解到,重防腐涂料的研发和产业化需要完整的技术体系。有一整套成熟的科研和产业体系。投资大、周期长。短时间内很难看到实际效果。

盘点2017年国内石墨烯防腐涂料应用进展

年产值16亿元石墨烯防腐涂料项目年底投产

11月23日获悉,江苏道鹏科技有限公司总投资4.05亿元的石墨烯防腐涂料生产项目经过11个月的紧张施工,现已进入设备安装最后阶段。设备调试将于本月中旬进行。预计今年12月竣工。将于月底前投入运营。

据了解,该项目位于洋口港临港工业园区钢结构重防腐检修方案,占地面积2.8万平方米。配备成套自动化涂装生产线10条,实验室级设备及检测设备30台,锌烯重防腐涂料年产量可达500万吨;项目建成达产后,预计年产值可达16亿元。

道鹏科技研发的石墨烯防腐防锈涂料于2014年获得国家发明专利。与传统防腐产品环氧富锌相比,石墨烯涂料不仅环保、对人体无害,而且使用后产品性能也更佳。经过对龙源海上风电场两年多的跟踪测试,发现采用石墨烯涂料的产品耐腐蚀性能达到3000小时,比美国重防腐涂料长2000小时。

我国石墨烯重防腐涂料首次应用于钢结构桥梁

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近日,湖南昌邑扩能项目钢结构桥梁石墨烯重防腐技术方案顺利通过专家组评审。 “新材料之王”石墨烯将有机会首次应用于昌邑扩能项目的钢结构桥梁建设中。作为高性能防腐涂料,石墨烯重防腐涂料首次应用于新型钢结构桥梁。通过引入石墨烯,可以增强涂层的机械性能,如附着力、抗冲击性和介质屏蔽性能。可显着降低涂层厚度,增加涂层的防腐寿命。经专家组论证,石墨烯重防腐涂料各方面性能均满足昌邑扩建高速钢结构桥防腐涂料性能要求。下一步,昌邑扩能公司将继续推进石墨烯重防腐技术在钢混凝土结构桥梁中的应用。

我国石墨烯防腐涂料耐盐雾寿命超过6000小时

新华网9月13日报道 中科院宁波材料技术与工程研究所王利平研究员和薛群基院士团队经过几年的技术攻关,成功突破了材料开发应用的技术瓶颈。石墨烯改性防腐涂料并开发出具有自主知识产权的产品。新型石墨烯改性重防腐涂料。目前,该成果已获得中国腐蚀与防护学会认证。关键技术指标盐雾寿命超过6000小时,处于国际领先水平。已成功应用于国家电网、石油化工、海洋工程及装备等领域。

世界第一高塔穿上多国专家量身定制的“防腐外套”

11月23日,舟山500千伏联网工程现场,十几名工作人员正在地面上整齐堆放的铁塔杆、管上喷涂“石墨烯改性重防腐涂料”。最高的塔身披着“防腐外套”。

此前,国网宁波供电公司与中科院宁波材料技术与工程研究所联合成立“电网新材料应用联合实验室”,共同研发新型石墨烯改性重防腐涂料。区域试点使用,显着延长输电铁塔、线路、输变电设备的使用寿命,使海洋大气区、工业区传统镀锌输电塔防护寿命提高6年以上,减少数量和频率的维护和修理。不仅如此,这种材料还具有环保、成本低等优点,应用效果显着。

国网宁波供电公司结合石墨烯的应用和舟山500kV联网工程的实际情况,提前谋划,收集舟山的环境数据,研究分析涂料应用的可行性,并对原有涂料成分进行改进。首次“量身定制”380米高塔组防腐外墙,邀请中国工程院院士薛群基、国际腐蚀联盟执行委员李晓刚等专家对“石墨烯改性重防腐涂料在岛塔上的应用”进行可行性审查。经联合质询和讨论,认为技术资料完整、规范、数据详实,符合审查要求。

 
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