探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用
石墨烯在涂层材料中的应用
精细石油化工进展ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS44第20卷第3期石墨烯在涂层材料中的应用罗洁玲，游慧敏，黄宝轻，陈庆华，罗富彬福建师范大学环境学院，福州350007摘要介绍了石墨烯在防腐涂料、导电涂料、导热涂料、阻燃涂料、电磁屏蔽涂料及其他功能性涂料中的应用现状,着重探讨了其在涂料中表现出的独特作用及存在的问题，并展望了石墨烯的发展前景。
关键词石墨烯涂层材料防腐电磁屏蔽2004年NOVOSELOV等⑴采用胶带剥离的方法从石墨薄片中剥离出了单层石墨烯,并证明了石墨烯能够在室温下稳定存在,这一发现填补了二维碳材料的空白。
碳纳米材料分为零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯,而石墨烯是构成碳纳米材料的基本单元，通过自身包裹卷曲得到球状的富勒烯,平行卷曲为碳纳米管,大量堆叠则成为石墨。
石墨烯具有电子迁移率高、热稳定性好、抗拉强度强和电阻率低的优点，在功能涂料中被广泛应用，并展现出了优异的发展前景。
采用传统的石墨等碳材料为填料时,用量较高,性能较低，而石墨烯只需少量添加即可极大地提高聚合物的性能。
本文综述了石墨烯在防腐、导电、导热、阻燃、电磁屏蔽和其他功能涂料领域的应用，并对石墨烯涂层材料的发展方向进行了展望。
1石墨烯的结构和性能石墨烯是一种二维蜂窝状碳材料，为单层片状结构,c=C原子之间由sp2杂化结合而成，在垂直于层平面的方向上形成一个大TT键,结构非常稳定。
石墨烯按照层数可分为单层、双层和多层石墨烯。
石墨烯上2个相邻C原子间的键长约为0.142nm,单层石墨烯的厚度为0.335nm,仅为1个碳原子的厚度，而1mm厚的石墨中有将近150万层的石墨烯。
石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是最理想的二维纳米材料⑵。
石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优异的电学性能，室温下载流子迁移率约为15000 cm2/（V-s）,比硅材料高出了10倍。
石墨烯是已知的最薄、最坚硬的纳米材料，单层石墨烯的刚度可达300-400N/m,导热系数为2000~6000 W/（m•K）,电阻率为10"Q•cm,5层以下石墨烯的透光率大于90%。
激光诱导石墨烯的制备、改性与应用
激光诱导石墨烯的制备、改性与应用目录一、激光诱导石墨烯的制备 (1)1.1 化学气相沉积法 (2)1.2 激光蒸发法 (3)1.3 光电化学法 (4)1.4 其他制备方法 (5)二、激光诱导石墨烯的改性 (6)2.1 表面官能团化修饰 (7)2.2 形状调控 (8)2.3 纳米结构调控 (9)2.4 功能化修饰 (10)三、激光诱导石墨烯的应用 (11)3.1 电子器件 (12)3.2 能源领域 (13)3.3 复合材料 (14)3.4 生物医学领域 (15)3.5 其他应用领域 (17)一、激光诱导石墨烯的制备随着科学技术的不断发展，石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，受到了越来越多的关注。
激光诱导石墨烯(LaserInduced Graphene,简称LIG)是一种通过激光诱导自组装技术制备的石墨烯薄膜。
相较于传统的化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD),激光诱导石墨烯具有更高的产率、更好的晶体质量以及更低的成本，因此在石墨烯研究领域具有重要的研究价值和应用前景。
石墨烯前驱体的选择：石墨烯前驱体是激光诱导石墨烯的关键组成部分，其性质直接影响到石墨烯的性能。
目前常用的石墨烯前驱体有碳纳米管(CNT)、过渡金属硫化物(TMS)等。
这些前驱体具有良好的导电性、导热性和机械强度，有利于石墨烯的形成。
溶液处理：将石墨烯前驱体溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
溶液中的石墨烯前驱体可以通过吸附、沉淀等作用与溶剂分子结合，形成稳定的复合物。
激光诱导：将含有石墨烯前驱体的溶液置于激光器中，利用激光束对溶液进行照射。
激光束的能量会导致溶液中的石墨烯前驱体发生晶化反应，形成石墨烯薄膜。
通过调整激光功率、波长等参数，可以实现对石墨烯薄膜厚度、晶体结构等方面的精确控制。
剥离和后处理：将激光诱导形成的石墨烯薄膜从基底上剥离，并进行后续的纯化和功能化处理。
常见的后处理方法包括氧化、还原、硼化等，以提高石墨烯的稳定性和功能性。
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用摘要：防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料，依据涂料应用领域的不同，可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。
一般常见的防腐涂料有环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、富锌涂料等。
鉴于此，本文主要分析石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用。
关键词：石墨烯；防腐涂料；应用1、石墨烯简介1.1、石墨烯的结构石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜，是一种仅有单层原子厚度的二维材料，也被称为单原子层石墨。
石墨烯是世界上已知的最坚硬且最薄的纳米材料，虽然只有1个碳原子厚度，但在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1012Pa。
1.2、石墨烯的制备方法（1）机械剥离法是最早被发现并用于生产石墨烯的方法，该方法对于实验设备要求极低，操作简便，效果明显，并且获得的石墨烯样品的质量很好。
因此，实验室生产以及石墨烯用量偏小的公司，大多使用该方法来制备石墨烯。
主要是将机械力作用在石墨表面，使其受力剥离，由原来的多层变为一层或数层。
（2）氧化还原法是当前制备石墨烯最为流行的方法之一，也是实验室批量生产石墨烯所采用的方法。
该方法以石墨或膨胀石墨为原材料，首先将石墨或膨胀石墨加入到浓硫酸中，加入强氧化剂得到蓬松的氧化石墨烯，再加入强还原剂，得到石墨烯。
该法制备周期短，成本较低，设备简单，而且可以得到氧化石墨烯；但制备过程中应用强酸、强氧化物等物质，较为危险，而且得到的石墨烯有较多缺陷，如电学和力学性能不够优异。
（3）外延生长法碳化硅外延生长法：将碳化硅置于高温高压环境中，使硅原子蒸发，将碳原子留在载体上。
该方法可以制备单层大面积石墨烯，其质量十分优异。
但由于制备条件严苛、成本昂贵、转移困难，导致应用受限。
金属催化外延生长法：在超高真空的条件下，将碳氢化合物加到具有催化活性的过渡金属基底表面，并通过加热使吸附在金属表面的气体催化脱氢得到石墨烯薄膜。
对于碳原子来说要有较低的溶解度，这样才能通过化学腐蚀的方法使石墨烯与基底实现分离，不然不利于石墨烯的后续加工。
石墨烯涂层表面
石墨烯涂层表面
在材料科学领域，石墨烯一直备受瞩目。
石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维材料，具有许多优异的性质，例如高导电性、高热传导性和强度。
石墨烯涂层作为一种新型材料表面处理技术，已经引起了广泛关注。
石墨烯涂层表面在各个领域都有着广泛的应用。
在电子领域，石墨烯涂层可以大大提高材料的导电性能，使之成为理想的导电材料。
此外，石墨烯涂层还可以应用于光学器件的表面处理，提高光学器件的透光性能，提高器件的性能稳定性。
在生物医学领域，石墨烯涂层能够改善生物材料的力学性能，提高生物医学器件的可靠性和生物相容性。
石墨烯涂层表面的制备技术也在不断完善。
目前，常用的石墨烯涂层制备方法包括化学气相沉积法、化学还原法、机械剥离法等。
这些方法不仅能够制备出高质量的石墨烯涂层，而且还能够控制石墨烯涂层的厚度、形貌和结构，满足不同领域的需求。
虽然石墨烯涂层表面的性能优越，但是在实际应用中还存在一些挑战。
例如，石墨烯涂层的稳定性、耐久性和成本仍然是制约其广泛应用的关键因素。
针对这些挑战，研究人员正在不断探索新的制备技术和改进方法，以提高石墨烯涂层表面的性能，并推动其在各个领域的应用。
总的来说，石墨烯涂层表面作为一种新型的材料表面处理技术，具有巨大的应用潜力。
随着研究的不断深入和技术的不断改进，相信石墨烯涂层表面一定会在未来的各个领域展现出更多的优异性能，为人类创造出更多的可能性。
石墨烯的特性及其应用
石墨烯的特性及其应用石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的主要特点有以下几条。
（1）硬度大，石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，比钢铁还硬。
（2）具有延展性（3）轻薄特性（4）令人难以置信的电池寿命。
石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
（5）电阻率很低。
电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。
（4）与人体互联。
至今关于石墨烯化学知道的是：类似石墨表面，石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。
从表面化学的角度来看，石墨烯的性质类似于石墨，可利用石墨来推测石墨烯的性质。
石墨烯化学可能有许多潜在的应用，然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注，有一个不得不克服的障碍：缺乏适用于传统化学方法的样品。
如果这一点未得到解决，研究石墨烯化学将面临重重困难。
石墨烯的制备方法比较多，常见的有微机械剥离、化学气相沉积法、氧化还原、溶剂剥离、溶剂热法等方法，各自有不同的方法和应用，且石墨烯的产量也不一样。
石墨烯的应用范围广阔。
根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。
根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。
石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。
石墨烯在金属表面防腐中的应用
研究现状
目前，关于石墨烯在防腐涂层中的研究主要集中在以下几个方面：
1、石墨烯的制备和改性：为了更好地适应防腐涂层的应用需求，需要对石 墨烯进行改性和优化。目前，常用的石墨烯制备方法包括化学气相沉积、液相剥 离法等。研究者们正在不断探索新的制备方法和改性手段，以获得更优质的石墨 烯。
2、石墨烯防腐涂层的制备及性能表征：在制备石墨烯防腐涂层时，需将石 墨烯与基体材料复合，并保证其均匀性和稳定性。研究人员正在探索最佳的制备 工艺和配方，以获得高性能的石墨烯防腐涂层。目前，已有部分研究报道了石墨 烯防腐涂层的制备及其在模拟环境中的抗腐蚀性能。
3、拓展实际应用领域：目前石墨烯在金属表面防腐中的应用研究主要集中 在实验室阶段，实际应用领域尚待拓展。未来可以开展更多关于石墨烯在实际工 业环境中的应用研究，以验证其防腐效果和可行性。
4、探索新型金属材料与石墨烯的结合：除了常见的金属材料外，还可以探 索新型金属材料与石墨烯的结合。例如，可以研究不锈钢、钛合金等高性能金属 与石墨烯的结合，以拓展石墨烯在金属表面防腐中的应用范围。
二、石墨烯的特性与防腐涂料的 结合
石墨烯具有很高的电导率和化学稳定性，这使得它在防腐涂料中具有很大的 应用潜力。首先，石墨烯的导电性可以阻止金属表面的腐蚀反应，通过形成有效 的屏障来防止电解质渗入，从而有效保护金属表面免受腐蚀。其次，石墨烯的化 学稳定性使其能够在各种环境条件下保持稳定的性能，进一步增强了其防腐效果。
总之，石墨烯作为一种新型的纳米材料，具有广阔的应用前景。在金属防腐 领域，石墨烯的出色耐腐蚀性能和导电性能为金属防腐提供了新的解决方案。未 来，随着石墨烯制备技术的不断完善和应用的拓展，石墨烯在金属防腐领域的应 用将具有更加重要的意义。
一、引言
石墨烯的功能化及其相关应用
石墨烯的功能化及其相关应用一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功分离以来，便以其独特的电子、热学和机械性能，引起了全球科研人员的广泛关注。
由于其具有超高的电子迁移率、超强的导热性和极高的力学强度，石墨烯被誉为“黑金”，并有望引领新一轮的工业革命。
本文旨在深入探讨石墨烯的功能化方法，以及这些功能化后的石墨烯在各个领域的应用前景。
我们将从石墨烯的基本性质出发，详细阐述其功能化的基本原理和技术手段，包括化学修饰、物理掺杂等。
随后，我们将对石墨烯在能源、电子、生物医学、复合材料等领域的应用进行详细介绍，并分析其潜在的市场价值和挑战。
我们将对石墨烯功能化及其应用的未来发展趋势进行展望，以期能为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考和启示。
二、石墨烯功能化的方法石墨烯作为一种二维碳纳米材料，拥有出色的电学、热学和力学性能，这使得它在多个领域具有广泛的应用前景。
然而，原始石墨烯的化学稳定性较高，与大多数溶剂和分子的相容性较差，这限制了其在实际应用中的使用。
因此，对石墨烯进行功能化修饰，以提高其与其他材料的相容性和稳定性，成为了石墨烯研究领域的重要方向。
目前，石墨烯的功能化方法主要包括共价键功能化和非共价键功能化两大类。
共价键功能化是通过化学反应将官能团或分子共价连接到石墨烯的碳原子上。
这种方法可以精确控制石墨烯的化学性质，实现对其电子结构和性质的调控。
常见的共价键功能化方法包括重氮反应、环加成反应和自由基加成反应等。
通过这些方法，可以在石墨烯上引入羟基、羧基、氨基等官能团，从而改善其在溶剂中的分散性和与其他材料的相容性。
非共价键功能化则是通过物理相互作用，如π-π堆积、静电作用、氢键等，将分子或聚合物吸附到石墨烯表面。
这种方法不需要破坏石墨烯的碳碳共价键，因此可以在保持石墨烯原有性质的基础上，实现对其功能的拓展。
常见的非共价键功能化方法包括π-π堆积作用、表面活性剂包裹和聚合物吸附等。
石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究
石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究张陆【摘要】石墨烯改性涂料可以很长时间在高温环境下进行工作,可见这种涂料具备很不错的耐候性,光照老化等特性,石墨烯的这些特点对于涂料有着很大的作用.将其加入到涂料中,可以提升涂料的耐冲击性、导热性与防腐性等,这种复核涂料可以在多种极端环境中使用.现如今,石墨烯的研究已经是十分热门的话题.本文对石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究展开分析,并提出相关解决策略.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】2页(P103-104)【关键词】石墨烯;防腐涂料;应用研究【作者】张陆【作者单位】中国船舶工业系统工程研究院北京 100094【正文语种】中文【中图分类】T引言石墨烯具备高比表面积，十分快速的导电性能以及十分不错的高导热性等，可见石墨烯这种物质具备很多的功能，这也让其在涂料领域得到了大量的运用。
因为石墨烯的高比表面积，也导致其表面具备很强的吸附能力，其表面能大，当涂料变得干燥时，其就会形成网状结构，这样就可以让涂层具备更强的吸附力，涂层也会变得更为紧密，从而提升涂料对基材的吸附能力。
石墨烯改性涂料可以很长时间处于高温环境中进行工作，其具备不错的耐候性等，正是因为这些特性，让其可以在极端环境中使用。
不仅如此，石墨烯还是一种新的防腐材料，将石墨烯加入到一般的防腐涂料当中，可以制作出更加完善的防腐涂料，其具备更强的韧性、附着力以及耐水性等，这种新型的防腐涂料可以大量的运用在海洋工程、交通运输当中。
1.石墨烯涂料的制备石墨烯是一种纳米添加剂，将其加入到涂料当中，因为石墨烯本身拥有独特的性能，这些性能也会在涂料中展现出来。
现阶段，石墨烯符合涂料的制备方法有三种，那就是溶胶-凝胶法、直接共混法以及原位聚合法。
下面就对这三种方法展开探讨。
(1)溶胶-凝胶法。
溶液-凝胶法就是把金属化合物在溶剂中进行溶解，接着让金属化合物进行水解，从而形成纳米粒子溶胶，然后将其进行干燥，便可以得到凝胶。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用
石墨烯是由碳原子构成的二维晶体结构，具有许多优异的物理、化学和机械性质，因此在材料科学领域具有广泛的应用前景。
石墨烯的应用受到其表面的限制，因为其表面积很大，并且容易与周围环境中的物质相互作用。
为了改善石墨烯的性能，在其表面进行改性是一个重要的研究方向。
目前，常用的石墨烯表面改性方法主要包括物理法和化学法。
物理法主要是通过引入氧气等气体或高能碳离子束来引起石墨烯表面的氧化或碳化反应，从而改变石墨烯的化学性质。
化学法则是利用化学反应在石墨烯表面引入功能基团或聚合物，从而改变石墨烯的化学性质和表面活性。
石墨烯的表面改性可以通过以下几种方式来实现：一是修饰石墨烯的羟基或氨基，使其具有亲水性或亲油性。
二是引入功能基团或聚合物，如磺酸基、羧酸基、胺基等，以增强石墨烯的化学反应能力和表面活性。
三是将石墨烯与其他材料进行复合，例如与金属、陶瓷等材料制备复合材料。
石墨烯表面改性后，在涂层中的应用也得到了广泛关注。
石墨烯可以用作涂层的增强剂，可以提高涂层的硬度、强度和耐磨性。
石墨烯可以用作涂层的导电性添加剂，可以提高涂层的导电性能，应用于防静电涂层、电子设备等方面。
石墨烯还可以用作涂层的增稠剂，可以提高涂层的粘度和稠度。
石墨烯还可以用作涂层的防腐剂，可以提高涂层的耐腐蚀性能。
石墨烯表面改性及其在涂层中的应用是一个具有重要意义的研究领域。
通过改变石墨烯的表面性质和活性，可以拓宽其应用范围，并提高其在涂层中的性能和功能。
未来，随着对石墨烯研究的不断深入，石墨烯表面改性技术将得到更广泛的应用，并在涂层领域发挥更大的作用。