摘 要

石墨烯在防腐方面有着新的应用。大多数聚合物涂层很容易被刮伤，降低了保护性能；而石墨烯作为世上最薄也是最坚硬的纳米材料，用来来做保护膜，可以显著延缓了金属的腐蚀速度，更加坚固抗损伤。石墨烯复合材料在防腐方面有着很好的前途，可以应用于：海洋防腐、金属防腐、重防腐等领域。而且石墨烯因为较高的杨氏模量和断裂强度，超高的导热系数和电子迁移率被认为是目前最好的金属复合材料增强体。

铝基复合材料在当前金属基复合材料研究方面是主要的研究方向主流，具有低密度，高耐腐性，优异的导电导热性能和易于加工性能等多种优点。尽管铝的使用历史比铁和铜等金属的使用历史要短，但是由于铝的优异性能，铝及其合金材料广泛应用于航空航天，汽车和电子工业等领域。现代工业技术飞速发展，对原材料的要求更加苛刻了，普通的铝合金已经不能满足要求了。因此可以通过铝基和其他材料复合制造新型的复合材料，可以进一步发挥铝的优异性能。

关键词：石墨烯；石墨烯铝基复合材料；防腐

I

Abstract

Graphene has new application in anticorrosion. Most of the polymer coating is easy to scratch, reduces the protection performance. And graphene, as the world's most thin is also the hardest nano materials, used for protective film, can significantly delay the corrosion speed of metal and stronger resistance to damage. Graphene composite material has a good future in the field of anti-corrosion, can be applied to: Marine corrosion, metal anti-corrosion, anti-corrosion, etc. And graphene due to high young's modulus and fracture strength, high thermal conductivity and electron mobility is considered to be the best metal reinforced composite materials.

Aluminum matrix composites in the current research of metal matrix composites is a major research direction of the mainstream, has low density, high corrosion resistance, good conductive heat conduction performance and ease of processing performance and other advantages. Although the use of aluminum history than the use of metals such as iron and copper is shorter, but because of the excellent properties of aluminum, aluminum and its alloys are widely used in aerospace, automotive and electronics industries, etc. Rapid development of modern industrial technology, the demand for raw materials with more demanding, ordinary aluminum alloy has been can't meet the requirements. So you can through the aluminum and other materials composite manufacturing new composite materials, can further play the excellent performance of aluminum..

Key words: Graphene； Graphene aluminum matrix composites; Anti-corrosion

II

目 录

第一章 绪论 1

1.1 石墨烯的研究进展及现状 1

1.1.1 石墨烯的国内研究现状 1

1.1.2石墨烯的国外研究现状 1

1.2石墨烯的应用 2

1.2.1石墨烯的防腐应用 3

1.3 金属的腐蚀与防腐 3

1.3.1金属的腐蚀 3

1.3.2金属的腐蚀原理 4

1.3.3金属的防腐 4

1．4涂层耐蚀性能研究方法 5

1.4.1电化学性能测试 5

1.5研究内容和研究意义 5

1.5.1研究目的和意义 5

1.5.2研究内容 6

第二章 实验材料和研究过程 7

2.1实验材料 7

2.2实验仪器 7

2.2.1试样基体及处理 7

2.3涂层的制备 8

2.3.1 第一组涂层的制备过程 8

2.3.2第二组涂层的制备过程 8

2.3.3第三组涂层的制备过程 9

2.3.4第四组涂层的制备过程 10

2.3.5第五组涂层的制备过程 10

2.4涂层性能检测参数 11

2.4.1厚度测试 11

2.4.2涂层的外观测试 12

2.4.3涂层的微观结构和物相分析 12

第三章 石墨烯-铝基复合材料涂层的性能研究 12

3.1.1涂液的外观形貌 12

3.2.1动电位极化曲线 13

3.3腐蚀形态分析 16

3.3.1完整试样的腐蚀微观形态分析 16

3.3.3完整试样的腐蚀宏观形态分析 20

3.4本章小结 22

第四章结论 24

致谢 25

参考文献 26

第一章 绪论

1.1 石墨烯的研究进展及现状

20世纪早期人们便开始接触到了石墨烯，但是只是观察到了石墨烯，并没有成功的制备出来。2004年，曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子理工学院的康斯坦丁·诺沃肖罗夫教授和安德鲁-盖姆教授首次利用胶带剥离的方法单独分离出了石墨烯，并且进行了确认。从此石墨烯的研制和应用研究成为了国内外的研究热点^{[5] [6] [7] [8]}。

1.1.1 石墨烯的国内研究现状

石墨烯在2004年被成功单独分离制备后，它的的各种基础研究和各种应用研究成为了国内外的研究热点^[9]。石墨烯的相关研究得到了各界的高度重视，国家部署了一批石墨烯相关的重大项目^[2]。相对国外而言，我国开始进入石墨烯研究领域的时间比较晚。尽管如此，我国在研究石墨烯方面有着长足的发展。中国的石墨烯产业技术创新战略联盟在2013年7月13日成立。同时各省市地方与中科院等研究机构合作创新，建立了石墨烯技术分享联盟，目的在于促进了石墨烯的产业化进程。在2013年，经过不断的研究和努力，一种15英寸的单层石墨烯在中科院重庆研究院中被研制出 ^[11]。在2013年2月，长时间的研究和不断的经济投入有了回报，一种全新的概念型手机——石墨烯电容式融屏手机在无锡格菲电子薄膜科技公司研发出来了。基于共同希望能在未来的石墨烯产业中分一份蛋糕，于2013年5月，常州二维碳素科技公司、无锡格菲电子薄膜科技公司、深圳合力光电传感公司联合江南石墨烯研究院建立了合作伙伴关系，一同决定在石墨烯产业上面进行生产投资，最后决定在常州投产3万平方米石墨烯薄膜生产线^[12]。浙江大学高分子系实验室通过对石墨烯制备方法的不断探索，终于在2015年，研制出了一种新的石墨烯制备工艺，通过使用改进型的铁系氧化剂，取得石墨烯大规模工业化生产的的一个重要突破，很有可能在不久的将来实现石墨烯的快速、低成本、无污染的工业化生产 ^[13]。

1.1.2石墨烯的国外研究现状

美国作为一个科技强国，在很多领域都有着领先地位，在石墨烯研究领域方面也是一样，而且相比其他国家，美国作为经济强国，在石墨烯研究方面的投入力度也相对其他国家大。美国为了开发性能更好的基射频电路，把希望放在了石墨烯上面，于是在2008年7月，美国国防部高级研究计划署投资了2200万美元，建立了碳电子射频应用项目。2006年-2011年间，基于对石墨烯的美好愿望，美国国家自然科学基金一共资助了200多个的石墨烯研究和应用的项目。2014年，为了对石墨烯等二维材料进行基础研究，美国国家自然科学基金和美国空军科研办公室一共投入28000万美元^[14]。

2012年，IBM公司对石墨烯的电子应用研究有着不小的投入，首款石墨烯圆片集成电路在美国IBM公司被成功研制出，可以预见在不久的将来，石墨烯在电子领域的大规模应用。在之后的2年，也就是2014年10月，IBM研究人员又发现了石墨烯材料在LED方面的应用，通过石墨烯材料在能蓝光LED中的应用，可以降低LED的生产成本。这种技术可能会推动高频晶体管、光探测器、生物传感器等组件的改革换代。正是基于这种技术的未来应用，该公司计划在未来5年内对石墨烯的芯片应用方面进行研究，预计投入在30亿美元左右 ^[14]。