金屬預處理在金屬長期性能的保持中起著至關重要的作用。其中六價鉻一直是最先進的金屬預處理技術，但由于伴隨而來的人類健康和環境問題被逐漸淘汰。因此，環保的金屬預處理涂料應運而生。二維納米材料如石墨烯因其能對引起腐蝕的物質具有優異的物理屏障能力，在這個領域受到關注。然后石墨烯的沉積一般不能大規模生產，也并非可持續的。德克薩斯州立大學的研究人員利用還原的氧化石墨烯-聚乙烯醇（PVA）的納米復合涂層沉積在在支化聚乙烯亞胺（B-PEI）涂覆的2024-T3鋁合金上，其中B-PEI作為粘合促進層，通過高通量噴刷工藝制備出氧化石墨烯-聚合物油墨，然后對氧化石墨烯進行還原。首先，快速噴射法將氧化石墨烯和聚乙烯醇（PVA）穩定的水分散液迅速噴涂，得到平滑的針孔涂層，其中還原氧化石墨烯片層用作“磚”結構，PVA用作“砂漿”。這種涂層是一種特殊的氧氣阻隔層，性能與SiOx類似。還原氧化石墨烯片層可能會也會為防止電子到達陰極部位提供一個電子通路，從而避免金屬的腐蝕循環。在鋁上有不同成分涂層的2024-T3合金在0.2M NaCl溶液中測試30天后進行性能評估。涂有60-70wt％還原氧化石墨烯的合金表現出最好的性能，幾乎沒有腐蝕。而當還原氧化石墨烯用量過高或過低時，都會由于氧氣滲透性的增加而表現出腐蝕和腫脹。該成果發表在近期《Green Chemistry》上。

    1 制備與表征

    ▲圖1

    鋁合金上20：80 的PVA / GO復合涂層的AFM高度圖像：（a）還原之前和（e）還原之后之后的。 （b）和（f）分別為（a）和（e）中的AFM部分分析。

    （c）和（g）分別為在8分鐘HI還原之前和之后PVA / GO涂覆的基材的自上向下SEM圖像。其中的插圖分別是PVA / GO涂覆的鋁合金面板在還原之前和之后的的數碼照片。可見倒還原后的涂層變得更黑。

    （d）和（h）分別為PVA / GO涂覆的硅晶片在8分鐘HI還原之前和之后的截面的SEM圖像。

    2 防腐性能

▲圖2

    （a） 未涂覆的鋁合金及經過4天電化學測試后的數碼照片（b） 20 :80, （c） 30 : 70, （d） 40 : 60, and （e） 50 : 50 R-PVA/GO涂覆的鋁合金在經過30天電化學測試后的數碼照片。

    （f-j）分別為其對應的SEM照片。

    3 防腐機理

▲圖3

    （a）裸露和R-PVA / GO涂層PET的透氧性0％RH。 涂層的滲透性與總量分離采用參考文獻 46.

    （b-e）R-PVA / GO涂層鋁合金的靜態接觸角。該接觸角數值和標準偏差都在提及中相應的數字。

    （f）R-PVA / GO涂料可能的腐蝕保護機理：（1）物理屏障保護，（2）通過作為替代電子通路來保護。

    文獻來源：De S, Lutkenhaus J. Corrosion Behaviour of Eco-Friendly Airbrushed Reduced Graphene Oxide-Poly（vinyl alcohol） Coatings[J]. Green Chemistry, 2017.

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責任編輯：王元

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