新德里：您是否注意到，擦拭眼镜上的雨滴、擦拭挡风玻璃或清除玻璃桌面上洒落的水等简单的事情都会留下难看的痕迹？这些日常场景揭示了玻璃的脆弱性，尽管玻璃具有透明度和功能性，但在日常使用过程中很容易造成表面损坏。
印度理工学院（IIT）德里分校已经证明，约一纳米厚的石墨烯凭借其优异的化学屏蔽性能和机械强度，可以显著提高玻璃遇水后的耐久性，从而向解决这一难题的方向迈进。
题为 “Graphene Mitigates Nanoscale Tribochemical Wear of Silica Glass in Water”的研究论文发表在《Nano, Micro, Small》杂志上。
印度理工学院德里分校材料科学与工程系教授 Nitya Nand Gosvami 指出，令人惊讶的是，我们周围以湿度或潮气形式存在的水会让情况变得更糟。
“例如，雨天开车时，挡风玻璃上的雨刷扫过布满灰尘的玻璃时，由于细小的灰尘与玻璃表面摩擦，会产生微小的划痕。同样，用湿布擦拭玻璃桌或眼镜镜片看似无害，但水分子会促进并渗入微小划痕，从分子层面磨损玻璃。
Gosvami 告诉 PTI：这些由水驱动的过程虽然通常看不见，但却是玻璃的隐形敌人，会降低玻璃的强度、寿命和可靠性。
他解释说，研究人员在纳米尺度上反复进行的划痕测试表明，仅仅几层石墨烯就能防止严重磨损，从而将脆弱的硅玻璃转化为水中的抗损坏表面。
“尽管玻璃的使用无处不在，但其同时易受划痕引起的缺陷和大气水化的影响，从而降低了其机械和化学耐久性。这里的研究表明，沉积几层石墨烯可在水性条件下为硅玻璃提供前所未有的耐磨性。
Gosvami 说：”为此，我们使用化学惰性和反应性针尖，通过接触模式原子力显微镜对石墨烯玻璃表面进行了纳米级划痕测试。
这项研究强调了一种简单而实用的解决方案，可用于制造超耐久玻璃涂层，尤其适用于对湿气敏感的应用，如智能手机屏幕、相机镜头、汽车挡风玻璃、太阳能电池板，甚至暴露在潮湿环境中的光学仪器。
“有趣的是，在用硬质金刚石和活性硅反面进行刮擦时，观察到的磨损为零，尽管后者对玻璃具有强烈的腐蚀性。分子模拟揭示了石墨烯功效背后的秘密–它能防止玻璃在有水的环境中滑动时与活性体发生化学’粘连’。
印度理工学院德里分校土木工程系教授 N M Anoop Krishnan 说：石墨烯的这种屏蔽能力可以保护玻璃免受物理和化学的双重损害。
文章地址：https://doi.org/10.1002/smll.202410040
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