2023-10-24

石墨烯在功能涂料中有哪些應(yīng)用？

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隨著科技的發(fā)展，石墨烯作為一種新型的納米材料，在功能涂料領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。石墨烯具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，如高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高柔韌性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等，這些特點使得石墨烯成為制備高性能功能涂料的理想材料。

本文主要介紹石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及在功能涂料中的應(yīng)用。

01

石墨烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

石墨烯是一種由sp2 雜化碳原子組成的二維晶體材料，具有略微波浪狀的層式結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是組成石墨、碳納米管、富勒烯等同素異形體的基本組成單元。

石墨烯的強(qiáng)度高達(dá)130 GPa，是迄今發(fā)現(xiàn)的力學(xué)性能最好的材料之一，石墨烯的熱導(dǎo)率達(dá)5 000 W/( m·K) ，是良好的導(dǎo)熱體。

石墨烯獨特的載流子特性，使其電子遷移率達(dá)到2 ×105 cm2 /( V·s) ，超過硅100 倍，且?guī)缀醪浑S溫度變化而變化。

02

在涂料體系中的應(yīng)用

石墨烯用于涂料中可制備純石墨烯涂料和石墨烯復(fù)合涂料，前者主要是指純石墨烯在金屬表面發(fā)揮防腐蝕、導(dǎo)電等作用的功能涂料;

后者主要是指石墨烯首先與聚合物樹脂復(fù)合，然后以復(fù)合材料制備功能涂料，石墨烯可顯著提升聚合物的性能，因此石墨烯復(fù)合涂料成為石墨烯的重要應(yīng)用研究領(lǐng)域。

2.01導(dǎo)電涂料

石墨烯具有很高的電導(dǎo)率，因此可用于制備導(dǎo)電涂料。在導(dǎo)電涂料中，石墨烯可以取代傳統(tǒng)導(dǎo)電材料，如銀、銅等金屬導(dǎo)體。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的導(dǎo)電性能，從而使其成為一種高效的電磁屏蔽材料。此外，石墨烯還可以用于制備防靜電涂料，從而減少靜電對電子產(chǎn)品和精密儀器的影響。

2.02防腐涂料

石墨烯具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此可用于制備防腐涂料。在防腐涂料中，石墨烯可以有效地提高涂層的耐腐蝕性和耐候性。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的防護(hù)能力，從而使其成為一種高效的防腐材料。

2.03阻尼涂料

石墨烯具有很高的強(qiáng)度和柔韌性，因此可用于制備阻尼涂料。在阻尼涂料中，石墨烯可以有效地吸收振動和噪聲，從而減少結(jié)構(gòu)噪聲和振動對環(huán)境和設(shè)備的影響。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的阻尼性能，從而使其成為一種高效的減振降噪材料。

2.04光學(xué)涂料

石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)性能，因此可用于制備光學(xué)涂料。在光學(xué)涂料中，石墨烯可以作為光吸收劑和光反射劑使用。通過將石墨烯添加到涂層中，可以提高涂層的光學(xué)性能，從而使其成為一種高效的光學(xué)材料。

2.05 建筑涂料

石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高，將其用于建筑隔熱涂料可有效降低建筑物的內(nèi)部溫度，與普通散熱涂料相比，含石墨烯的復(fù)合涂料紅外發(fā)射率達(dá)到96%，節(jié)能6. 37%，體現(xiàn)出良好的節(jié)能效果。

結(jié)語

石墨烯所具有的獨特性能使其在各個領(lǐng)域都展現(xiàn)了巨大的潛力與應(yīng)用前景，目前已成為國內(nèi)外科研的熱點。然而，有關(guān)石墨烯及其復(fù)合材料在涂料領(lǐng)域中的應(yīng)用報道還較少，該研究尚處于起步階段，還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決。

相信隨著研究的深入開展，石墨烯將有望推動涂料工業(yè)的發(fā)展與革新，并以新型功能化涂料等形式走進(jìn)人們的日常生活。

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