本文要点：
- 通过可扩展的自组装方法制备类似珍珠质的石墨烯-环氧复合涂层。
- 仿生涂层具有出色的阻隔和防腐性能。
- 仿生涂层具有高度各向异性的导电性，从而消除了腐蚀促进活性。
1、成果简介
石墨烯基涂层（GCs）已成为工程应用中极具吸引力的候选材料。尽管最近取得了一些进展，但由于石墨烯纳米片的分布和取向不受控制，降低了耐腐蚀性能，因此通过传统的共混制备高性能和耐用的石墨烯纳米片的努力受到了阻碍。本文，中国科学院宁波材料技术与工程研究所 余海斌 研究员团队在《Carbon》期刊发表名为“Super-anticorrosive inverse nacre-like graphene-epoxy composite coating”的论文，研究以通过模拟珍珠层的微观结构，成功地制备了一种仿生GC，其中石墨烯纳米片在近晶相中的自组装可以在环氧树脂基体中有序排列。
作为仿生涂层(∼98%的环氧树脂聚合物）显示出与珍珠层相反的组成(∼96 wt%的文石纳米片），因此被称为“反向珍珠层样”涂层。所制备的仿生涂层具有较高的致密性和取向度，大大提高了涂层的物理阻隔性能和防腐性能。电化学测试表明，涂层的阻抗模量比空白涂层高3个数量级。更重要的是，由于各向异性的石墨烯层，仿生涂层显示出高度各向异性的导电性，通过消除平面外方向的电流泄漏来防止局部电偶腐蚀。
2、图文导读
图1。IG-EP涂层近晶组装过程的图解（A）。示意图结构模型展示了在PGO和EP基质之间可能产生的交联（B）。固化反应过程中IG-EP对应的交叉偏振光OM：步骤1（C），步骤2（D）和步骤3（E），比例尺为20μm。具有典型层状结构（F）的IGE的横截面SEM图像，比例尺为1μm。高分辨率TEM图像显示涂层矩阵（G）中交替的PGO层的间距相等，比例尺为20 nm。IG-EP沿面内和面内方向（H）的拉曼光谱。IG-EP复合材料的G模式的极化拉曼强度（I）。EP和IG-EP涂层在不同湿度下的OTR值（J）。在浸入时间（K）的40天中，EP和IG-EP涂层的OCP图。
图2。在1、10、20、30和40天内浸入3.5 wt％NaCl溶液后，被涂层保护的钢材的EIS图：EP（A，C）和IG-EP（B ，D）涂料。等效电路模型（E）。在浸入（F）40天期间拟合R c值。径向图，比较了EP和IG-EP涂层的阻抗模量，涂层电阻和电荷转移电阻（G）。IG-EP涂层与其他纳米材料增强的聚合物涂层（H）的涂层电阻比较。在浸泡40天（I）期间，EP和IG-EP涂料的吸水率。
图3。去除涂层后钢材的SEM图像和表面粗糙度图示
3、小结
综上所述，本文提出一种以前从未报道过的通过近晶有序自组装将低聚物改性的石墨烯纳米片嵌入环氧基质的方法。受Nacre启发的自对准IG-EP涂层展示了有效抑制侵蚀性物质渗透并同时最大限度地提高物理屏障性能的能力。该方法很容易，并且适合大规模应用。
链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.05.017
论文：
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