石墨烯纳米复合涂层在纤维织物表面的制备与应用进展

石墨烯因其导电性能优异、比表面积大、杨氏模量高等独特性能受到科研人员的广泛关注,将石墨烯应用于纤维表面改性以赋予纤维织物导电、紫外线防护、电磁屏蔽等性能,是目前的主要研法目标。以石墨烯基复合涂层纤维织物制得的材料在医疗器械,电子器件,传感器领域都呈现巨大的应用前景。从机理、制备方法、性能与应用等三个方面介绍了石墨烯基纳米复合涂层,并阐述了石墨烯基纳米复合涂层的作用机理。归纳了石墨烯纳米复合涂层纤维与织物的制备方法,其中,浸渍法具有操作简便、污染小、耗能小、重复性好等优势,且通过壳聚糖、牛血清蛋白、聚氨酯等方法改性纤维织物表面,能增强石墨烯涂层与基底牢固性,提高石墨烯基纳米复合涂层的综合性能。总结了石墨烯基纳米复合涂层纤维与织物在电磁屏蔽材料、疏水材料、柔性电极、超级电容、传感器等方面的应用研究现状,并对其发展进行了展望。     

石墨烯在表面工程领域的研究进展

石墨烯是一种由碳原子sp2杂化构成的二维蜂巢式结构碳纳米材料。近十年来,石墨烯的研究成为很多领域的热点,并且在石墨烯的制备、性能表征以及潜在应用方面都取得了重要进展。文中简要综述了石墨烯的主要制备方法以及石墨烯作为纳米薄膜在组织工程、抗菌材料、透明导电薄膜和耐腐蚀涂层等方面的应用发展。石墨烯作为一种"未来材料",其制备技术和改性过程正日益完善,薄膜材料在表面工程领域的应用也将展现出蓬勃生机。     

电沉积新型纳米复合MCrAl(Y)涂层的研究进展

热生长保护性Cr2O3膜或Al2O3膜的MCrAlY涂层,因其与高温金属结构材料的物理相容性好,被广泛用于航空航天等领域的热端结构件的高温防护。目前主要采电子束物理气相沉积、磁控溅射、离子镀、热喷涂等物理方法制备。系统总结了采用纳米复合电沉积技术制备新型纳米复合型MCrAlY涂层的相关研究工作,对其中涉及的纳米复合电沉积和“电泳+电沉积”2种不同的制备方法进行了介绍,概述了基于MCrAl(Y)纳米复合涂层结构特征的选择性氧化模型,阐明了这类涂层相较于传统MCrAlY涂层具有更加优异的抗高温腐蚀性能的“纳米尺寸效应”,重点评述了涂层的组成结构与其高温腐蚀行为之间的关联,以及在此基础上构建的代表涂层成分与表面氧化膜类型关系的涂层氧化图,最后提出了该技术后续可拓展应用于涂层/金属-陶瓷扩散障体系的一体化制备,并对这种新型的纳米复合MCrAlY涂层的未来研究方向与应用前景进行了展望。     

二维层状双金属氢氧化物(LDHs)在金属腐蚀防护中应用的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类重要的无机功能材料,广泛应用于吸附、催化、医药、阻燃等领域。本文详细介绍了LDHs的结构特性及其在金属防护中的应用研究进展。包括LDHs作为微纳米级缓蚀剂存储器的制备及其在防护涂层体系中的研究进展,以及LDHs薄膜的制备方法及其对金属的短期防护性能。在此基础上,简要介绍将该种薄膜作为防护涂层体系的预处理层的研究现状。最后,对LDHs在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。     

石墨烯及其衍生物在防腐蚀领域中的研究进展

石墨烯及其衍生物对腐蚀介质具有良好的屏蔽性能.石墨烯化学惰性低、物理性质出色,且其衍生物氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点和氧化石墨烯量子点,具有表面官能团丰富、易于改性以及分散性良好的特点,因此在防腐蚀领域中受到越来越多的科研人员关注.综述了石墨烯耐蚀薄膜和石墨烯衍生物耐蚀复合涂层的研究进展.介绍了"自下而上"和"自上而下"两种石墨烯及其衍生物的主要制备方法,并分别介绍了其在防腐蚀领域中的耐蚀性能和耐蚀机理.概述了石墨烯耐蚀薄膜由于自身的结构缺陷和基体的碳溶解度等原因,造成薄膜无法长期提供防腐蚀保护和不能在众多金属表面直接应用的主要问题,并且针对存在的问题归纳和探讨了新型薄膜制备方法、薄膜结构设计和薄膜参数优化3种主要解决方法.整理了石墨烯衍生物纳米填料在防腐蚀领域中的主要应用方式,包括防腐蚀有机涂料、电沉积和水热法等.还阐述了由于石墨烯纳米填料之间的相互作用力和自身疏水性导致其在涂层内部分散性差的问题,并且分别对氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯/氧化石墨烯量子点3类纳米填料的优缺点和改性方式进行了综合介绍和分析,探究了纳米填料通过共价结合、静电吸附等改性方式在分散性和疏水性等方面上的提升方法,以及通过锌离子和导电聚合物的电化学保护作用在纳米填料复合涂层长期防腐蚀性能上的改善途径.最后,对石墨烯及其衍生物在防腐蚀领域中仍然存在的问题和发展趋势进行了总结和展望.     

石墨烯基防腐涂层研究进展

自石墨烯发现以来,其优异的导电性、力学性能、热导性、光学性能等吸引了研究学者的广泛关注。此外,石墨烯稳定的sp2杂化结构使其自身具有良好的化学惰性、抗氧化能力和抗渗透性,被认为是一种理想的防腐材料,在金属材料的防腐领域具有非常大的应用前景。基于此,综述了石墨烯防护薄膜和石墨烯/有机涂层在金属腐蚀防护领域的研究进展,并从分散角度阐述了石墨烯的功能化对有机涂层防腐性能的影响;同时归纳了石墨烯的高导电性对有机涂层防护性能的影响以及防护机理。最后展望了石墨烯薄膜和石墨烯有机涂层在金属腐蚀防护应用方面面临的一系列难题以及发展方向。     

纳米铝涂层制备及其对沉积态铀薄膜的防护性能研究

为探索沉积态贫铀(DU)薄膜更有效的防护层新材料与更薄的防护层制备技术,开展了纳米Al涂层的磁控溅射制备技术研究,制备了Al与DU单层、Al/DU/Al三层薄膜样品,并开展了纳米Al防护层Al/DU/Al样品大气环境下72 h的防氧化性能研究。利用扫描电镜(SEM)观察样品表面形貌,X射线光电子能谱仪(XPS)测量样品元素组成与价态变化,X射线衍射(XRD)测量样品物相组成与变化。结果表明:厚度大于10 nm即可生成连续的Al涂层,Al涂层晶粒随着厚度增加呈现长大的趋势;30 nm厚Al防护涂层有效阻止了DU薄膜大气环境的氧化:72 h内,DU层O含量没有发现明显的变化。     

Al2O3纳米粒子环氧涂层对钢筋防护性能的电化学噪声分析

目的研究Al2O3纳米粒子环氧复合涂层对钢筋的防护性能。方法制备Al2O3纳米粒子,将其添加至环氧涂料中,并涂覆在工业钢筋表面成膜。通过XRD和SEM对Al2O3进行表征;利用电化学噪声、交流阻抗谱分析技术,对复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl介质中对工业钢筋的防护性能进行测试分析。结果制备的氧化铝纳米粒子的粒径平均为75 nm。通过对电化学噪声测试的有效数据进行时域和频域分析,通过交流阻抗谱分析及数据拟合,认为Al2O3纳米粒子添加量为0.1%(以占环氧树脂质量的百分比计)时,涂层对钢筋的防护性能最好。结论向环氧涂层中添加适量的Al2O3纳米粒子,可以明显提升其对钢筋的防护性能。     

PVD涂层技术制备类金刚石薄膜及性能研究综述

介绍了采用物理气相沉积(PVD)技术制备类金刚石涂层的方法,进而论述了涂层的摩擦磨损和结合力等性能的研究现状和发展前景。分析并综述了类金刚石涂层的技术发展,以及制备类金刚石薄膜的方法和影响其性能的多种要素。表面涂有类金刚石薄膜的工件具有较高的硬度、良好的热传导率、极低的摩擦系数、优异的电绝缘性能等。类金刚石薄膜(DLC Films)是近年来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料,因其优异的减摩和抗磨性能,在摩擦学领域获得了广泛应用,是一种与金刚石涂层性能相似的新型薄膜材料。DLC涂层的性能研究大多集中在它的摩擦学特性和结合力性能,并且作为优质的涂层材料已被广泛应用于汽车、模具、刀具等领域。     

高疏水及超黏着性石墨烯薄膜的制备及表征

石墨烯因其特殊的二维结构和优异的力热光电性能而备受关注,因此研究石墨烯薄膜的表面性能具有重要的意义。以天然鳞片石墨为前驱体,采用化学氧化还原工艺制备石墨烯纳米片,利用原子力显微镜、拉曼光谱和红外吸收光谱等测试手段对样品进行表征。采用真空抽滤和喷涂两种方法制备石墨烯薄膜,并用光学接触角测量仪对其表面性能进行测试。结果表明:石墨烯纳米片的厚度约为0.8nm,并且表面有C=O、C-O、O-H等基团和缺陷。真空抽滤制备的石墨烯薄膜具有微纳结构,表现为高疏水性;喷涂法制备的石墨烯薄膜结构较为平整,其疏水性受基底影响。两种方法制备的石墨烯薄膜皆具有高黏着性。石墨烯薄膜所具有的优异性能为其在微纳功能部件、微流输运等高新技术领域的应用奠定了基础。     

石墨烯在涂镀层防腐领域的应用研究及进展

石墨烯作为新型材料,具有优异的化学稳定性、极好的导电性及可增强树脂附着力和无二次污染等综合性能,成为诸多工业应用领域的研究热点。首先,简要概述了近年来石墨烯分散性的发展历程,分散方法主要以物理和化学分散法为主,并对两种方法的弊端进行了分析和讨论,得出两种方法在分散过程中都会引入缺陷及结构受损。其次,概述了石墨烯的两种防腐机理,第一种机理是石墨烯片状结构堆叠形成致密物理阻隔层,第二种机理是依靠石墨烯良好的导电性,给涂镀层提供良好的导电循环通路,赋予涂镀层良好的电化学保护性能。然后,对石墨烯在薄膜防腐领域和水性有机防腐涂料功能化填料应用等方面进行了详细介绍,比较了各类复合涂料制备方法的优缺点并提出了改进策略,分析得到了石墨烯增强有机涂料附着力的同时,还提升了有机涂料的物理屏蔽性能、力学性能和防腐性能。另外,介绍了石墨烯作为增强相在金属微粉镀层中的应用,通过电沉积和化学沉积法,在基体表面沉积石墨烯金属微粉复合镀层,复合镀层中的石墨烯具有极好的化学稳定性,抑制了镀层的腐蚀速率。最后,基于上述石墨烯在涂镀层中的作用及机械镀工艺,提出了"石墨烯-锌"的研究概念,并从分散稳定性、环保性、经济性、适用范围、产业标准化等方向,提出了石墨烯在防腐材料领域里的发展趋势及研究建议。     

铁质文物腐蚀防护技术研究进展

中国是有着五千年灿烂文化的文明古国和文化遗产大国。文物保护是中华儿女传承古老文明的历史责任。铁质文物在中国拥有漫长的历史，但由于铁作为金属的活泼性较强，易腐蚀，现存的铁质文物面临保存现状差且防护难度大的严峻挑战，因此如何对铁质文物进行系统性防护成为研究工作的重点。鉴于目前铁质文物腐蚀防护技术受到国内学者和文物界越来越多的关注，基于大量的文献调研和长期对国内外腐蚀防护技术研究动态的跟踪，对铁质文物腐蚀防护技术的研究进展进行了总结。首先，结合铁质文物具体保护实例简介了铁质文物的腐蚀机理。其次，讨论了铁质文物传统的腐蚀防护技术，主要包括除锈技术、脱盐技术、缓蚀技术和封护技术。除锈技术主要分为物理除锈技术和化学除锈技术，对比了两者的技术优势和劣势，重点阐述了激光清洗的作用机理以及除锈效果;脱盐技术的方法众多，主要通过实例介绍了索氏提取法和碱性溶液浸泡法的脱盐机理;缓蚀技术的核心为缓蚀剂，阐述了多种缓蚀剂对不同铁质文物的缓蚀效果;封护技术主要介绍了微晶石蜡、丙烯酸树脂和氟碳涂料3种材料在铁质文物上的应用。随着材料科学的发展，在铁质文物表面制备防护性涂层可实现对基体的有效保护，但由于金属涂层制备技术多以激光束、等离子束、电子束等高能量密度束为热源，导致涂层制备过程热输入过大，对铁质文物基体的损伤较大。根据铁质文物的防护性要求——“不改变文物原状”与“最小干预”原则，介绍了一种基于低温环境下将微米级金属粉末或复合粉末加速至超音速状态并沉积于基体材料表面形成涂层的新型表面防护技术——冷喷涂技术，重点介绍了几种不同金属基材料在铁碳合金表面形成涂层的实际性能，主要表现为显微组织均匀致密，且与基体之间形成了较好的界面结合，有望应用于铁质文物的修复与防护领域。最后，指出了铁质文物腐蚀防护研究进展尚存的关键问题，并对铁质文物腐蚀防护技术的发展前景进行了展望，为文物保护工作者的研究实践提供新思路。     

石墨烯在防腐防污涂料中的应用进展

石墨烯具有极好的阻隔性能、屏蔽性能及化学稳定性,其在防腐防污涂料中的应用已经被深入研究。介绍了石墨烯对防腐防污涂层性能的影响:降低水、氧气等腐蚀介质的渗透率,加强抗生物附着性,抑制微生物腐蚀。分析了石墨烯在涂料中的应用缺陷及产生原因:极强的范德华力导致石墨烯在涂料中分散性差、易团聚,高化学稳定性及疏水性导致石墨烯与成膜物质结合性差,超高的导电性导致石墨烯膜在失效时加速金属腐蚀。综述了为应对石墨烯在防腐防污涂料中的应用缺陷,国内外学者采用的主要方法:采用改性处理方法制备改性石墨烯(GO、RGO、FG)以及合成石墨烯复合颗粒(石墨烯修饰纳米粒子,即GO-Al2O3颗粒、GO-TiO2颗粒、GO-SiO2颗粒等;树脂负载石墨烯复合填料,即石墨烯/聚苯胺复合填料等)。最后展望了石墨烯及其衍生物在防腐防污涂料中的发展。     

质子交换膜燃料电池双极板防护涂层研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为第4代发电技术,具有结构紧凑、体积小、能量密度高、效率高、启动快、低温运行以及零排放的绝对优势,被认为是现阶段理想的清洁能源之一,是未来新能源汽车理想的供能部件,受到各国学者的广泛关注。双极板作为PEMFC重要的组成部件之一,不仅能够将单电池串联、并联或是混合联结形成电池堆,起到支撑作用,还能够隔绝阴极、阳极的反应气体,排出电池堆反应产生的热量和水,对PEMFC电池堆的性能至关重要。合适的双极板材料要具有优异的导电性和耐腐蚀性,已成为PEMFC研究领域的一个热点。简述了PEMFC的工作原理以及近年来石墨双极板、金属双极板以及复合双极板的研究情况,指出了PEMFC在工作条件下对金属双极板的性能要求及改性难题。着重对不锈钢双极板的表面涂层改性进行了研究,列举了碳基涂层、金属及其化合物涂层、导电高分子聚合物涂层、疏水涂层等一系列涂层的研究进展和性能,分析对比了它们在PEMFC双极板表面改性中的优缺点。分析结果表明,过渡金属碳、氮化物以及碳/陶瓷复合涂层具有良好的导电性和耐蚀性且成本较低,是当前以及未来的研究热点,同时如何增强涂层与基体的结合力,也是今后双极...     

磷酸盐无机涂料及其研究进展

磷酸盐涂料是在磷酸盐粘结剂中添加金属及金属氧化物骨料而形成的一种水性无机涂料。由于磷酸盐涂料固化后所形成的涂层具有机械强度高、防护性能好以及与基体附着力高等优点,已广泛应用于航天、航海以及汽车等工业领域。相比于金属涂层和有机涂层,磷酸盐涂料因其独特的优势而日益受到越来越多的关注。介绍了磷酸盐无机涂料及其组成,并综述了其在腐蚀防护、耐磨减摩、耐高温隔热等领域的应用。首先,详细阐述了粘结剂、固化剂、骨料等组分在涂料中的作用,同时对各组分的研究进展进行了论述。随后,报道了国内外有关的磷酸盐涂料固化成膜理论,分析了磷酸盐在高温和常温条件下的成膜机制。然后,针对磷酸盐涂料所存在的固化温度高、脆性大、韧性差、表面易存在缺陷等不足,总结了有机溶剂、缓凝剂、硅溶胶、石墨烯等对磷酸盐涂料的改性研究。最后,展望了磷酸盐涂料的发展趋势,指出常温易固化涂料配方的开发以及发展有机-无机复合涂层将会是今后研究的重点。     

层状双金属氢氧化物在金属腐蚀防护领域的研究进展

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs)是一种具有双金属氢氧化物层状结构的无机材料。LDHs因具有层间阴离子可交换这一特性，可以起到负载缓蚀剂、捕获腐蚀性离子等作用，在金属腐蚀防护领域拥有巨大的应用潜力。总结了LDHs粉体与LDHs薄膜常见的制备方法，包括制备粉体的共沉淀法、水热合成法、离子交换法、焙烧还原法、尿素合成法，以及制备薄膜的胶体沉积法、溶剂蒸发法、旋转涂抹法、剥层组装法、原位生长法，并对不同制备方法的优缺点进行了对比分析。对LDHs的层间阴离子交换机理、物理阻隔机理以及协同防腐蚀机理进行了阐述与分析。在防腐蚀机理基础上，根据LDHs的不同存在形态，将LDHs在金属腐蚀防护领域中的主要应用途径概括为三类:一是以粉体形式掺入防腐蚀涂层作为添加剂或者缓蚀剂的载体;二是直接在金属基体表面通过化学转化原位生长LDHs薄膜并负载缓蚀剂或者进行化学改性;三是对阳极氧化膜进行封孔处理。最后对LDHs在金属腐蚀防护领域的应用和发展趋势进行了展望。     

仿生表面/涂层在金属腐蚀防护中的研究进展

首先分别概述了仿生非浸润表面（超疏水表面、超滑表面）和智能自修复涂层（缺陷愈合型自修复涂层、腐蚀抑制型自修复涂层）的仿生设计原理和制备技术,重点阐述和探讨了其在金属腐蚀防护领域的研究进展与存在的问题。然后进一步梳理了近年来通过将仿生非浸润技术与智能自修复技术相结合,构建自愈性超疏水表面、超疏水活性涂层和超滑活性涂层等多功能防腐蚀涂层的新策略。最后分别对非浸润表面和自修复涂层技术在金属腐蚀控制领域未来的研究重点和发展趋势进行了展望,希望为仿生表面/涂层的设计、制备及防腐蚀应用提供有益的参考。     

金属有机框架材料在防腐涂层中的应用进展EI北大核心CSCD

金属有机框架材料是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔配位聚合物,具有大比表面积、结构功能可调、高孔隙率、高表面活性等优势,金属有机框架材料在金属防腐领域表现出巨大的应用潜力,然而还少有相关的研究综述,有必要对目前金属有机框架材料在金属表面防腐涂层领域的研究成果进行综述。系统总结近年来该领域的相关研究成果,以金属有机框架材料的自身特性和防腐机理为出发点,分类概述金属有机框架材料功能性填料在防腐涂层中的应用以及防腐转化膜材料的最新研究。相关研究结果表明:金属有机框架材料作防腐涂层的功能性填料或防腐转化膜能极大增强对金属的防腐保护,金属有机框架材料功能性填料可改善涂层的致密度与相容性,作为理想容器负载活性剂实现了涂层的自修复、腐蚀自预警等功能性;另外,直接在金属表面制备金属有机框架材料防腐转化膜实现了涂层的主动防护(物理阻隔效应)和被动防护(响应释放缓蚀剂),将金属有机框架材料应用在防腐涂层中增强了对金属的防护性能,延长了金属基体的使用寿命。讨论了金属有机框架材料在应用过程中存在的问题并提出可行的解决途径,对金属有机框架材料在金属防腐涂层领域的应用前景和发展方向进行展望。     

轻水堆包壳锆材服役环境下延寿策略及研究进展

综述了核反应堆用锆合金的涂层研究现状。主要论述了非金属类涂层、金属类涂层以及MAX相涂层。其中MAX相既具有金属的性质,又具有陶瓷的性质。分析了包壳材料服役环境下的腐蚀行为,包括正常工况下的过热水氧化腐蚀和含锂离子的水溶液腐蚀行为,同时也关注了离子辐照行为以及事故工况下的高温蒸汽腐蚀行为。现有涂层材料普遍具有局限性,研究多侧重于高温蒸汽腐蚀。出现了一些新材料,比如可形成致密氧化膜的MAX相、硅涂层等,但是其正常工况下的应用前景不明。相比而言,金属类涂层在抗腐蚀方面更具优势,然而其抗辐照行为和中子经济性尚待研究。目前单一涂层技术在满足抗辐照和中子经济性的基础上尚不足以同时满足正常工况和高温蒸汽下的抗腐蚀性和高稳定性。组合涂层或者多层膜技术逐步受到重视。多元涂层氧化过程中的元素迁移动力学行为以及涂层基体界面的微合金化对结合力的影响具有深远意义,目前该方面的研究有待突破。