設(shè)備涂石墨烯防腐層

設(shè)備涂石墨烯防腐層

王麗萍研究員在實驗站對防腐涂料的檢測結(jié)果進(jìn)行了考察，并向記者介紹了石墨烯防腐涂料的特點。

無論是風(fēng)船、跨海大橋、衛(wèi)星還是高空空間的空間站，都很容易被腐蝕。如果他們想在不生銹的情況下入海，就必須涂上防腐服。對于任何工業(yè)材料來說，腐蝕都是一種安靜的毀滅者-每年，中國的腐蝕總成本達(dá)到2萬億元人民幣。

現(xiàn)在，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱中國科學(xué)院寧波材料研究所）的科學(xué)家們已經(jīng)用摻石墨烯的涂料制造出世界上最好、最具成本效益的防腐層，想看看石墨烯是如何成為一種防腐層的。戰(zhàn)士請關(guān)注《經(jīng)濟(jì)日報》記者，參觀中國科學(xué)院寧波材料研究所海洋環(huán)境材料腐蝕試驗場。

目前，世界上最好的重防腐涂料的耐鹽霧壽命僅為3000小時左右，而在中國自主研發(fā)的新型石墨烯改性重防腐涂料能使耐受時間超過6000小時。

在中國科學(xué)院西沙海洋科學(xué)綜合實驗站的小建筑屋頂上，豎起了幾排架子，每排架子整齊斜貼著一塊用螺絲固定的矩形鋼板，有些薄板上有看不見背景的深銹層，有些有銹點，有些則有銹點。這就是裸鋼條、穿普通防銹服和穿石墨烯防銹服的區(qū)別。

這是高強(qiáng)度船用鋼，這是衛(wèi)星用鋼，這是完全腐蝕的低碳鋼……中國科學(xué)院寧波材料研究所研究員王麗萍介紹說，這是高鹽霧環(huán)境下的陽光試驗場。樣品約1000個，分為8類30多種材料，覆蓋了散裝材料、不同薄膜材料、重防腐材料和航空航天材料，在陽光照射實驗中可以發(fā)現(xiàn)材料的缺陷，通過反饋參數(shù)可以調(diào)整制造工藝。給研發(fā)團(tuán)隊。

實驗表明，石墨烯改性重防腐涂料的材料具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，在這種惡劣的腐蝕環(huán)境中暴露6個月后，與新材料相同，許多未經(jīng)防腐處理的型號在一個月內(nèi)幾乎完全腐蝕，王麗萍說熱帶海洋中的滲透性腐蝕介質(zhì)（水、氯離子、氧等）是鋼鐵難以抵抗的超級殺手，世界上最好的重防腐涂料耐鹽霧壽命僅為3000小時左右，王麗萍、吳雪東和薛群繼，寧波科學(xué)院材料研究所，擁有獨立的知識產(chǎn)權(quán)，這使得鋼材料能夠承受超過6000小時的中性鹽霧試驗。

石墨烯是世界上最薄的材料。它只有一個原子厚，比一根頭發(fā)厚十萬倍。一克石墨烯可以覆蓋一個足球場。其強(qiáng)度是鋼的200倍，自2004年第一次生產(chǎn)以來，該材料迅速成為一種熱材料，并得到業(yè)界的認(rèn)可。2010年，僅六年后，諾貝爾獎授予石墨烯生產(chǎn)商安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃索洛夫。

石墨烯以其優(yōu)異的性能和多種功能廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器、導(dǎo)電油墨、觸摸屏、軟電子等領(lǐng)域，其中防腐涂料是市場上最有前景的應(yīng)用之一。

為什么石墨烯能保存石墨烯是自然界中最薄的二維納米材料，具有優(yōu)異的阻隔和屏蔽性能，能有效地阻止水分子和氯離子的通過，大大降低金屬基體的腐蝕速率，通過引入石墨烯，使其具有粘附性、抗沖擊性和抗沖擊性等力學(xué)性能。在熱帶海洋大氣環(huán)境中，涂層的G和阻隔性能得到提高，特別是耐腐蝕介質(zhì)的滲透性得到提高。

開發(fā)具有實用價值的高性能石墨烯改性重防腐涂料是非常困難的，近10年來，60個研發(fā)團(tuán)隊只做了一件事：開發(fā)石墨烯涂料。

近年來，利用石墨烯的迷宮勢壘效應(yīng)提高有機(jī)涂層的滲透性和耐腐蝕性，已成為國內(nèi)外防腐涂料領(lǐng)域的研究熱點，但要研制出具有實用價值的高性能石墨烯改性重防腐涂料卻十分困難。UE。其主要原因是：目前還沒有形成完善的涂層體系；在實際工作條件下缺乏綜合性能評價和長期使用評價；缺乏詳細(xì)的專用數(shù)據(jù)庫和相關(guān)的涂層標(biāo)準(zhǔn)；石墨烯的成本相對較高，要解決這些問題，就需要找出MICR。o-石墨烯防腐的物理化學(xué)機(jī)理，突破了石墨烯穩(wěn)定分散、與樹脂相容性、配方及配套體系優(yōu)化等一系列關(guān)鍵技術(shù)。

中國科學(xué)院寧波材料研究小組近十年來，僅做了一件事：研制石墨烯涂料，成功研制出八系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)和優(yōu)良機(jī)械性能的石墨烯改性新型防腐涂料，具有長期的抗腐蝕性能。防腐及特殊功能：為滿足不同的應(yīng)用需要，包括沿海油罐的重型防腐涂料、導(dǎo)靜電防腐涂料、網(wǎng)格塔防腐涂料、光伏塔防腐涂料、耐海水腐蝕涂料、特種航空航天等。EFENSE涂料。有很多種涂料。

石墨烯的理論厚度僅為0.335納米，阻隔性能良好。它可以阻擋幾乎所有的離子，如水、氧和鈉離子。王麗萍說，目前市場上使用的主要重型防腐涂料是富鋅底漆，鋅含量在60%到80%之間，不僅保護(hù)壽命短，而且大量使用鋅，浪費資源。資源豐富，不環(huán)保，中科院寧波材料研究所研制的各種石墨烯改性重防腐涂料中，鋅含量低于30%甚至更低，但性能至少提高了兩倍。

目前，石墨烯改性新型防腐涂料技術(shù)已通過中國防腐學(xué)會的鑒定。其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)是耐鹽霧壽命超過6000小時，是世界上最好的重防腐涂料耐鹽霧壽命的兩倍，相關(guān)研究成果不僅申請了78項國家發(fā)明專利，還申請了2項國際專利（PCT），授權(quán)1項美國專利。

王麗萍說：新材料的研究需要積累長期的實驗數(shù)據(jù)，我們對海洋環(huán)境材料的腐蝕實驗至少要做10年。目前在文昌實驗站已經(jīng)做了一年半，在西沙實驗站已經(jīng)做了半年。他認(rèn)為，盡管實驗室已經(jīng)進(jìn)行了加速實驗，但數(shù)據(jù)可能與實際情況不符。只有在西沙站等真實的鹽霧環(huán)境下，新材料的工藝才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，能否真正經(jīng)受住熱帶海洋環(huán)境的考驗，這些真實數(shù)據(jù)的反饋有助于他們改進(jìn)石墨烯改性防腐涂料的工藝，獲得更高的性價比。總工程師。

目前，技術(shù)成果已產(chǎn)業(yè)化，石墨烯改性重防腐涂料年生產(chǎn)能力1萬噸。實現(xiàn)了石墨烯改性重防腐涂料的低成本、穩(wěn)定生產(chǎn)，市場前景十分廣闊。

石墨烯最初是以金的價時比制備的，隨著研究和生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展，石墨烯的成本越來越低，目前由于石墨烯粉末大規(guī)模制備技術(shù)的突破，在工業(yè)產(chǎn)品中大規(guī)模添加石墨烯是商業(yè)可行的。

王麗萍說，目前石墨烯的價格與其他涂料原材料的價格相當(dāng)。另外，石墨烯涂料的添加量很小，僅不到百分之一，因此石墨烯涂料的成本沒有顯著增加。目前，國內(nèi)比較好的防腐涂料每千克成本為30元。我們研制的石墨烯改性涂料比其它普通防腐涂料略高，但遠(yuǎn)低于進(jìn)口的重型防腐涂料每公斤100元，而且根據(jù)試驗結(jié)果，我們是國內(nèi)外同類涂料中最好的。

目前，該技術(shù)已由寧波中科銀益新材料有限公司工業(yè)化生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力10000噸石墨烯改性重防腐涂料，實現(xiàn)了石墨烯改性重防腐涂料的低成本、穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品已進(jìn)入大規(guī)模D階段。在國家電網(wǎng)和工業(yè)大氣污染區(qū)沿海地區(qū)、大型輸電塔、西南地區(qū)光伏發(fā)電支架、石油化工設(shè)備和航天設(shè)備中的示范應(yīng)用，也是世界上第一次完成石墨烯改性重防腐工程鏈。OSIVE涂料，包括材料開發(fā)、自然環(huán)境評價、工程示范甚至大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

材料是用錢做的，王麗萍介紹說，在中國銀行實施技術(shù)轉(zhuǎn)讓改造時，實驗團(tuán)隊獲得3000多萬元，使燒錢的新材料和實驗的研發(fā)進(jìn)入良性循環(huán)。

那么，石墨烯防腐材料的市場有多大腐蝕是影響新興海洋工程、現(xiàn)代交通、能源工業(yè)、石油工業(yè)、大型化工企業(yè)、海島工程等領(lǐng)域設(shè)備設(shè)施安全使用壽命的重要因素，據(jù)統(tǒng)計，僅2014年，我國腐蝕總成本就超過2.1萬億元。元，約占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總值的3.34%。

我國防腐涂料市場規(guī)模達(dá)2000億元，其中重型防腐涂料的需求量每年增長20%以上，此前由于缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)和相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我國70%的重型防腐涂料市場為被外國品牌壟斷，質(zhì)量參差不齊。

重型防腐涂料是在惡劣腐蝕環(huán)境下減少腐蝕破壞，保證設(shè)備設(shè)施可靠性和使用壽命的關(guān)鍵材料。其發(fā)展水平是國家涂料科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，對中國科學(xué)院寧波材料研究所石墨烯涂料研究開發(fā)組來說，石墨烯改性重防腐涂料的研究開發(fā)將繼續(xù)從基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)推廣上推進(jìn)。在已經(jīng)取得重大突破的基礎(chǔ)上，使設(shè)備和設(shè)施在腐蝕性環(huán)境下都能穿上

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