石墨烯是目前涂料和油漆行业最具革命性的纳米技术添加剂。
涂料通常用于装饰目的和保护表面，特别是用于防止腐蚀，潮湿，污垢，机械磨损等。在商业层面，基于不同类型的树脂和添加剂的涂料种类繁多，它们的效率通常与成本的增加有关。然而，涂料仍然具有低耐腐蚀性，耐磨性和有限的耐化学性和耐热性。
因此，涂料行业与许多其他行业一样，也在不断研究和开发新技术，以配制和应用新的更好的涂料。
自2004年石墨烯纳米材料首次被分离出来以来，涂料行业的科学家一直在寻找使用石墨烯作为添加剂的方法，从而提高涂料在不同应用领域的性能和技术。
石墨烯具有独特的性质，主要归因于其二维（2D）片形式的结构，由六方键合的碳原子和一个碳原子的厚度形成。这种纳米材料具有非凡的性能，包括高导电性和导热性以及高机械强度。此外，它还具有其他独特的性能，包括气体不透性，耐化学性，抗菌潜力和大表面积。
石墨烯的碳基成分和相容性使其成为有机聚合物涂料的可行添加剂。
使用石墨烯提供的优势之一是它能够在涂层中加入新的或改进的特性。可以开发不同类型的多功能涂层，例如：
- 防腐涂料
石墨烯涂层的主要用途之一是防腐保护。石墨烯产生的途径非常曲折，防止水和氧分子和/或化学试剂扩散到金属基材料的表面，从而保护金属免受氧化和腐蚀。
- 阻燃涂料
基于卤素（溴和氯）的常规添加剂以及磷，三聚氰胺和无机化合物用于提高涂料的耐火性，但是，这些材料对人类和环境都是有毒的。此外，这些阻燃材料的高含量会导致涂料中其他性能的恶化。
因此，石墨烯作为新型添加剂在涂料中的应用可以减少或消除常规阻燃添加剂的使用，还可以为涂料提供更好的抗极端温度性能，持续时间更长，机械稳定性更好。
- 耐磨损或耐磨涂层
石墨烯已被证明是耐磨、耐磨和耐刮擦涂层的潜在候选者。石墨烯是最轻的材料，比钢强两百倍，石墨烯具有高承受大压差和高机械强度的能力。
- 防污涂料
石墨烯是用作不粘剂的良好候选者。它的应用减少了船舶，船舶或海洋船舶，石油平台等船体中的污垢和有机和无机材料沉积问题。这种类型的应用主要归因于石墨烯的疏水（憎水）性能和阻隔性能。
- 抗菌涂层
使用石墨烯或氧化石墨烯片作为抗菌剂是创新的，因为有研究表明，对各种微生物（包括Gram +，Gram –细菌和真菌）具有很强的抗菌活性。与石墨烯材料能够穿透微生物的细胞膜这一事实有关，产生氧化应激以抑制其繁殖。
在全球范围内，石墨烯基涂料的研发仍在继续。目前，有几家公司和机构已经用石墨烯制成用于涂料的改进配方，其中包括：
- 总部位于英国的Applied Graphene Materials与美国公司Sherwin-Williams合作，正在开发基于石墨烯的防腐涂料。其目标是将石墨烯掺入不同的配方中，特别是在船体中使用的船用涂料中，以保护它们免受腐蚀。
- 专注于石墨烯材料研发和销售的中国公司第六元素材料公司推出了用于海上风能塔的石墨烯锌基防腐底漆。
- 西班牙公司Graphenstone开发了结合石墨烯和石灰技术的生态涂料。与传统的石灰基涂料相比，获得具有更高强度，柔韧性，质量和更长使用寿命的涂料。
Energeia – Graphenemex®是拉丁美洲领先的墨西哥公司，通过其Graphenergy系列研究和生产用于工业应用开发的石墨烯材料，推出了广泛的石墨烯纳米技术涂层。这些涂层提供高腐蚀和抗菌保护。此外，提供高耐磨性、抗紫外线性、抗渗性和非凡的附着力，以提高任何表面或安装的使用寿命，降低维护成本。
石墨烯涂层除了具有防腐蚀保护外，还可以在很宽的温度范围内提供更大的耐化学性，抗紫外线性，更好的热性能，以及更柔韧和抗裂的涂层。
引用
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- Sachin Sharma Ashok Kumar, Shahid Bashir, K. Ramesh, S. Ramesh, Progress in Organic Coatings, 154, (2021)
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