金属预处理在金属长期性能的保持中起着至关重要的作用。其中六价铬一直是最先进的金属预处理技术，但由于伴随而来的人类健康和环境问题被逐渐淘汰。因此，环保的金属预处理涂料应运而生。二维纳米材料如石墨烯因其能对引起腐蚀的物质具有优异的物理屏障能力，在这个领域受到关注。然后石墨烯的沉积一般不能大规模生产，也并非可持续的。德克萨斯州立大学的研究人员利用还原的氧化石墨烯-聚乙烯醇（PVA）的纳米复合涂层沉积在在支化聚乙烯亚胺（B-PEI）涂覆的2024-T3铝合金上，其中B-PEI作为粘合促进层，通过高通量喷刷工艺制备出氧化石墨烯-聚合物油墨，然后对氧化石墨烯进行还原。首先，快速喷射法将氧化石墨烯和聚乙烯醇（PVA）稳定的水分散液迅速喷涂，得到平滑的针孔涂层，其中还原氧化石墨烯片层用作“砖”结构，PVA用作“砂浆”。这种涂层是一种特殊的氧气阻隔层，性能与SiOx类似。还原氧化石墨烯片层可能会也会为防止电子到达阴极部位提供一个电子通路，从而避免金属的腐蚀循环。在铝上有不同成分涂层的2024-T3合金在0.2M NaCl溶液中测试30天后进行性能评估。涂有60-70wt％还原氧化石墨烯的合金表现出最好的性能，几乎没有腐蚀。而当还原氧化石墨烯用量过高或过低时，都会由于氧气渗透性的增加而表现出腐蚀和肿胀。该成果发表在近期《Green Chemistry》上。

    1 制备与表征

    ▲图1

    铝合金上20：80 的PVA / GO复合涂层的AFM高度图像：（a）还原之前和（e）还原之后之后的。 （b）和（f）分别为（a）和（e）中的AFM部分分析。

    （c）和（g）分别为在8分钟HI还原之前和之后PVA / GO涂覆的基材的自上向下SEM图像。其中的插图分别是PVA / GO涂覆的铝合金面板在还原之前和之后的的数码照片。可见倒还原后的涂层变得更黑。

    （d）和（h）分别为PVA / GO涂覆的硅晶片在8分钟HI还原之前和之后的截面的SEM图像。

    2 防腐性能

▲图2

    （a） 未涂覆的铝合金及经过4天电化学测试后的数码照片（b） 20 :80, （c） 30 : 70, （d） 40 : 60, and （e） 50 : 50 R-PVA/GO涂覆的铝合金在经过30天电化学测试后的数码照片。

    （f-j）分别为其对应的SEM照片。

    3 防腐机理

▲图3

    （a）裸露和R-PVA / GO涂层PET的透氧性0％RH。 涂层的渗透性与总量分离采用参考文献 46.

    （b-e）R-PVA / GO涂层铝合金的静态接触角。该接触角数值和标准偏差都在提及中相应的数字。

    （f）R-PVA / GO涂料可能的腐蚀保护机理：（1）物理屏障保护，（2）通过作为替代电子通路来保护。

    文献来源：De S, Lutkenhaus J. Corrosion Behaviour of Eco-Friendly Airbrushed Reduced Graphene Oxide-Poly（vinyl alcohol） Coatings[J]. Green Chemistry, 2017.

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责任编辑：王元

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