為了應對金屬在腐蝕性介質中的腐蝕失效問題，金屬表面覆膜工藝得到了廣泛應用和發展，包括將金屬氧化物膜、非金屬氧化物膜以及碳材料在內的多種膜層材料應用于金屬表面隔絕與腐蝕介質的接觸，達到防止金屬基體腐蝕，延長材料服役壽命的目的。然而傳統覆膜材料本身厚度會造成尺寸差異，在一些需要公差配合的領域應用中受到限制。石墨烯是目前發現的最薄單原子層厚度的二維材料，2008年Bunch等人研究發現單層石墨烯對包括氦氣在內的標準氣體都是不可穿透的，可作為分離兩種相態的最薄屏障，這使研究人員關注到石墨烯膜層結構作為耐腐蝕涂層的可能性。

不同基體的腐蝕機制原理圖：（ａ）銅基體；（ｂ）銅－石墨烯基體

    Chen等人研究了在銅和銅鎳合金基底上運用CVD方法制備的單層石墨烯薄膜的抗氧化性能，研究發現單層石墨烯原子層能夠成功地隔離基底金屬與活性介質環境的接觸，即使在空氣中加熱到200 ℃，4h后，石墨烯晶粒內無明顯氧化現象發生，但在晶界處有部分氧化物產生。石墨烯膜的質量完整性在腐蝕防護體系中顯得尤為重要， Chen等人的研究還發現石墨烯膜可以防止過氧化物對基體的侵蝕。Prasai等人采用CVD方法在銅和鎳表面生長出石墨烯膜，與裸銅基體相比，表面長有石墨烯薄膜涂層的銅體系在Na2SO4溶液中的腐蝕速率降低了接近7倍，而化學氣相沉積在鎳表面生長多層石墨烯膜的體系以及通過轉移方法在鎳金屬表面涂覆四層石墨烯的體系與裸鎳金屬相比，腐蝕速率分別降低了20倍和4倍，而且轉移的膜層越多，體系耐腐蝕性越好；電化學阻抗譜研究發現，盡管石墨烯本身沒有發生腐蝕破壞，基底金屬仍然會在石墨烯膜的缺陷和斷裂處產生腐蝕。Singh Raman等采用CVD方法在銅表面制得了石墨烯薄膜，發現銅基體在涂覆石墨烯薄膜后，在NaCl溶液中陽極區的電流和陰極區的電流都有1~2個數量級的降低，交流阻抗值也明顯增加，裸銅基體上形成的氧化物不能阻擋氯離子對銅基體的侵蝕，而覆蓋石墨烯薄膜后，惰性和不透水的石墨烯層能夠有效的阻擋氯離子對銅基底的侵蝕（如圖所示）。Kirkland等的研究工作揭示了石墨烯作為耐腐蝕膜的特異性，他們研究發現石墨烯膜能夠減弱鎳基底的陽極溶解反應，然而對銅基底而言，石墨烯膜減弱的是陰極還原過程，盡管如此，石墨烯膜在基底和環境介質之間還是可以起到屏障的作用來降低和延緩金屬基底的腐蝕。

    Chang等在PPA/P205介質中通過直接親電取代反應、剝離和功能化得到了聚苯胺/石墨烯復合涂層材料，與聚苯胺/粘土復合涂層材料相比，能夠更好的隔絕氧氣和水蒸氣的侵害。

    盡管石墨烯膜可以在基體和環境介質之間形成有效屏障，為優良的薄層耐腐蝕體系制備提供了可能。但是，高質量石墨烯的制備以及如何在轉移過程中保持石墨烯膜的完整性仍是限制其廣泛應用的關鍵所在。（來源： 原作者：耿浩，李金華，劉宣勇）