为了应对金属在腐蚀性介质中的腐蚀失效问题，金属表面覆膜工艺得到了广泛应用和发展，包括将金属氧化物膜、非金属氧化物膜以及碳材料在内的多种膜层材料应用于金属表面隔绝与腐蚀介质的接触，达到防止金属基体腐蚀，延长材料服役寿命的目的。然而传统覆膜材料本身厚度会造成尺寸差异，在一些需要公差配合的领域应用中受到限制。石墨烯是目前发现的最薄单原子层厚度的二维材料，2008年Bunch等人研究发现单层石墨烯对包括氦气在内的标准气体都是不可穿透的，可作为分离两种相态的最薄屏障，这使研究人员关注到石墨烯膜层结构作为耐腐蚀涂层的可能性。

不同基体的腐蚀机制原理图：（ａ）铜基体；（ｂ）铜－石墨烯基体

    Chen等人研究了在铜和铜镍合金基底上运用CVD方法制备的单层石墨烯薄膜的抗氧化性能，研究发现单层石墨烯原子层能够成功地隔离基底金属与活性介质环境的接触，即使在空气中加热到200 ℃，4h后，石墨烯晶粒内无明显氧化现象发生，但在晶界处有部分氧化物产生。石墨烯膜的质量完整性在腐蚀防护体系中显得尤为重要， Chen等人的研究还发现石墨烯膜可以防止过氧化物对基体的侵蚀。Prasai等人采用CVD方法在铜和镍表面生长出石墨烯膜，与裸铜基体相比，表面长有石墨烯薄膜涂层的铜体系在Na2SO4溶液中的腐蚀速率降低了接近7倍，而化学气相沉积在镍表面生长多层石墨烯膜的体系以及通过转移方法在镍金属表面涂覆四层石墨烯的体系与裸镍金属相比，腐蚀速率分别降低了20倍和4倍，而且转移的膜层越多，体系耐腐蚀性越好；电化学阻抗谱研究发现，尽管石墨烯本身没有发生腐蚀破坏，基底金属仍然会在石墨烯膜的缺陷和断裂处产生腐蚀。Singh Raman等采用CVD方法在铜表面制得了石墨烯薄膜，发现铜基体在涂覆石墨烯薄膜后，在NaCl溶液中阳极区的电流和阴极区的电流都有1~2个数量级的降低，交流阻抗值也明显增加，裸铜基体上形成的氧化物不能阻挡氯离子对铜基体的侵蚀，而覆盖石墨烯薄膜后，惰性和不透水的石墨烯层能够有效的阻挡氯离子对铜基底的侵蚀（如图所示）。Kirkland等的研究工作揭示了石墨烯作为耐腐蚀膜的特异性，他们研究发现石墨烯膜能够减弱镍基底的阳极溶解反应，然而对铜基底而言，石墨烯膜减弱的是阴极还原过程，尽管如此，石墨烯膜在基底和环境介质之间还是可以起到屏障的作用来降低和延缓金属基底的腐蚀。

    Chang等在PPA/P205介质中通过直接亲电取代反应、剥离和功能化得到了聚苯胺/石墨烯复合涂层材料，与聚苯胺/粘土复合涂层材料相比，能够更好的隔绝氧气和水蒸气的侵害。

    尽管石墨烯膜可以在基体和环境介质之间形成有效屏障，为优良的薄层耐腐蚀体系制备提供了可能。但是，高质量石墨烯的制备以及如何在转移过程中保持石墨烯膜的完整性仍是限制其广泛应用的关键所在。（来源： 原作者：耿浩，李金华，刘宣勇）