腐蝕是金屬材料失效的主要形式，也是一個全球都普遍存在的問題。據估計，全球每年因腐蝕報廢的金屬設備占其產量的30%，除去回收的部分外，還有10%的鋼鐵一去不復返。尋找有效的技術手段來實現金屬表面防護成為各國研究者共同關注的目標。

    眾多學者致力于研究和開發腐蝕控制技術和措施，降低腐蝕損失的主要方法有開發和正確選用耐蝕材料、電化學保護和涂層保護。而金屬表面覆膜處理技術是最為經濟、簡單、使用最為廣泛的防腐手段。這些技術往往是用某些材料（如特種金屬、陶瓷、金屬氧化物、非金屬聚合物等）包裹在金屬表面，以避免其表面與空氣、水或其它腐蝕環境直接接觸，從而達到防止腐蝕的目的。

    這些包裹材料因為各種局限而難以滿足日益復雜的工作環境。普通的表面涂層往往存在粗糙度大、涂層過厚等因素而不適合精密場所的使用；同時聚合物材質往往不耐高溫，并且可能影響涂覆基材的性質。薄型化是防腐技術發展的一個重要方向，而石墨烯作為最薄的膜材料，為相關應用帶來了新的可能。

    1.  石墨烯防腐機理

    圖1 石墨烯防腐涂料中“迷宮效應”示意圖

    石墨烯具有特殊的片層狀結構，可以像鱗片狀云母粉、鋁粉、玻璃薄片等作為填料應用于防腐涂料中，石墨烯的片層狀結構，對水、氧氣和離子的擴散有很好的物理屏蔽作用，可以增加腐蝕介質在涂層中的滲透路程，從而達到對金屬材料的防腐蝕功能，這一過程被通俗的稱為石墨烯的“迷宮效應”。目前，石墨烯在金屬防腐蝕、防污、導電以及其他功能涂料領域中的應用已取得初步成果，石墨烯重防腐涂料產品成為石墨烯邁向應用的熱點之一。

    2.  石墨烯防腐涂層展望

    圖2石墨烯防腐涂層外觀圖

    石墨烯在金屬材料的防腐領域也具有非常大的應用潛力。首先，石墨烯穩定的sp2雜化結構使其能在金屬與活性介質間形成物理阻隔層，阻止擴散滲透的進行。科學家在研究石墨烯制備微小密封“氣球”時發現石墨烯能有效阻礙氣體分子通過，即便是H原子也很難通過；基于純石墨烯膜的防護涂層值得期待。

    其次，石墨烯具有很好的熱穩定性和化學穩定性，不論是在高溫條件下（可高達 600 ℃）還是在具有腐蝕性的環境中均能保持相對穩定，可以開發出用于極端環境下的防護涂料。最后，石墨烯還具有比較優秀的耐摩擦潤滑性能，有可能開發出應用于軸承部件的防護涂料；而且其本身具有的親油疏水性，也可以增強涂層在潮濕環境中的抗腐蝕性能。