石墨烯

墨烯的加入降低了涂层电阻率，导电性得到了提高，具有制备导电涂
料的应用前景。
应用
用于制备无机涂料
石墨烯改性无机涂料可以解决现有无机涂料在金属表面
附着力差的问题，无需对金属表面喷砂处理或只需进行 低表面处理，便可获得良好的附着力效果。沈海斌等的
研究结果表明：不添加铬而换成添加石墨烯，可有效提
高达克罗涂料的防腐蚀性能及耐磨性，同时涂层的耐高 温性及加热后的耐腐蚀性能也很好。这一思路在消除铬 重金属污染方面具有突出的绿色环保价值。
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于这样的实践基础，研究石墨烯对金属腐蚀的保护作用成为了
涂料领域技术研发的一个重要方向。
应用
用于制备导电涂料 低于10个碳原子层的石墨及其相关衍生物被定义为石墨烯。在碳原子 表面沉积、聚合某种物质进行改性，或在碳原子层间插入某种物质的 改性方法，已取得了一些进展。赖奇等为了增加石墨烯与聚合物之间 的结合力，采用不同的插层剂对石墨烯进行表面改性，改性的结果一 方面减少了石墨烯之间的再凝聚，另一方面提高了其在涂料体系中的 分散稳定性。经二次插层获得的石墨烯用十二烷基苯磺酸钠、丙酮进 行表面处理后，加入到丙烯酸涂料中，对涂层电阻检测结果表明：石
机械剥离法制备石墨烯
所谓机械剥离法，就是通过对石墨晶体施加机械力( 摩擦力、拉力等) 将石 墨烯或石墨烯纳米片层从石墨晶体中分离出来的方法。
回顾石墨烯的研究历程，我们不难发现机械剥离法在 其中起到了至关重要的作用。由于这些方法大多需要 涉及精密的操作来施加微小的机械力，研究人员又把 它们命名为微机械剥离法。直到现在，利用微机械剥 离法获得的石墨烯的质量仍然是最好的，被广泛的应 用在凝聚态物理等基础研究中。然而，微机械剥离法 无法应用在石墨烯的宏量制备中，从而阻碍了这种方 法在石墨烯复合材料方面的应用。为了在提高石墨烯 产量的同时最大限度地保留石墨烯优异性能，1 种新 的机械剥离法逐渐得到人们的重视。这种新的方法主 要是以机械磨为剥离的工具来大量制备高质量的石墨 烯。
，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，在随后三年
内，安德烈· 盖姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中 分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也
因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。在发现石墨烯以前，大多数物理
学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以 ，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认 为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在实 验中被制备出来。
应用
用于制备抑菌涂料 研究发现，在石墨烯表面，细菌的细胞无法生长，而对人类 细胞却不会施加不良影响，因此石墨烯可以用于制做绷带、 食品包装甚至抗菌T恤。蒋保江[11]采用原位化学还原方法 制备了Ag/石墨烯复合体，并以大肠杆菌为受试菌株，测试 了该材料的抑菌效果。实验结果表明：Ag/石墨烯复合体对 大肠杆菌具有优异的抑菌性能。利用石墨烯的抗菌性制备的 抑菌涂料可应用在医院、医疗器械、食品储运、幼儿园、厨
应用
用于制备防污涂料
于欢以石墨烯/TiO2复合材料替代氯化亚铜毒性防污剂,考 察了水性聚氨酯涂层的耐生物附着性、表面性能、力学性 能和耐水性能，得到的海洋防污涂层性能良好。 刘文超以氧化石墨烯作为纳米银的载体，制备了氧化石墨 烯/纳米银复合材料。抑菌圈试验表明，复合材料具有很 高的稳定性以及良好的抑菌性和明显的杀菌效果，可用于 制备在海洋防污涂料。
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房、卫生间等需要防菌抑菌的场合。
应用
用于制备自修复涂料 利用石墨烯的高硬度、高强度、高韧性、高透明性可 制备用于汽车、家具、地板、文物等领域的保护涂料， 并有望获得具有抗划伤以及轻微划伤自修复功能的涂 膜。
参考文献
［1］ Kelly B． Physics of Graphite［M］． London: Applied SciencePublishers，1981． ［2］ Bolotin KI，Sikes KJ，Jiang Z，et al． Ultrahigh Electron Mobility in Suspended Graphene［J］． Solid State Commun，2008， 146( 9 － 10) : 351 － 355． ［3］ Bolotin K I，Sikes K J，Hone J，et al． TemperatureDependentTransport in Suspended Graphene［J］． Phys Rev Lett， 2008，101( 9) : 4 － 7． ［4］ Du X，Skachko I，Barker A，et al． Approaching Ballistic Transport in Suspended Graphene ［J］． Nat Nanotechnol， 2008， 3( 8) : 491 － 495． ［5］ Schedin F，Geim A K，Morozov S V，et al． Detection of Individual Gas Molecules Adsorbed on Graphene［J］． Nat Mater， 2007，6( 9) : 652 － 625． ［6］ Blake P，Brimicombe P D，Nair R R，et al． GrapheneBasedLiquid Crystal Device［J］． Nano Lett，20088 ( 6 ) : 1 704 －1 208． ［7］ Wang X，Zhi L J，Mullen K． Transparent，Conductive Graphene Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells［J］． Nano Lett， 2008，8( 1) : 323 － 327．
机械剥离法制备石墨烯及在涂料中的应用
————李向权
目录
1. 背景
2. 机械剥离法制备石墨烯
3. 石墨烯在涂料中应用 4. 参考文献
背景
2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈· 盖姆（Andre Geim ）和克斯特亚· 诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现他们能用一 种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨 中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶 带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄， 最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。 这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现
机械剥离法制备石墨烯
臼（jiu）式研磨仪
1
搅拌球磨
2
行星球磨
3
示意图
原理
石墨烯在涂料中的应用
用于制备防腐涂料 研究者通过机械的方法将多层石墨烯转移到金属镍的表面，然 后采用电化学方法来观察其缓蚀情况。结果表明：带多层石墨
烯涂层的镍腐蚀速度比裸镍的腐蚀速度慢20倍，而带4层金属
石墨烯涂层的金属镍腐蚀速度比裸镍要慢4倍。石墨烯涂层相 当薄，但是其防腐蚀作用至少与5层传统的有机涂料相当。基