2023-10-24

石墨烯在功能涂料中有哪些應用？

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隨著科技的發展，石墨烯作為一種新型的納米材料，在功能涂料領域中得到了廣泛的應用。石墨烯具有優異的物理、化學和機械性能，如高導電性、高強度、高柔韌性和良好的化學穩定性等，這些特點使得石墨烯成為制備高性能功能涂料的理想材料。

本文主要介紹石墨烯的結構和性質，以及在功能涂料中的應用。

01

石墨烯的結構與性質

石墨烯是一種由sp2 雜化碳原子組成的二維晶體材料，具有略微波浪狀的層式結構，被認為是組成石墨、碳納米管、富勒烯等同素異形體的基本組成單元。

石墨烯的強度高達130 GPa，是迄今發現的力學性能最好的材料之一，石墨烯的熱導率達5 000 W/( m·K) ，是良好的導熱體。

石墨烯獨特的載流子特性，使其電子遷移率達到2 ×105 cm2 /( V·s) ，超過硅100 倍，且幾乎不隨溫度變化而變化。

02

在涂料體系中的應用

石墨烯用于涂料中可制備純石墨烯涂料和石墨烯復合涂料，前者主要是指純石墨烯在金屬表面發揮防腐蝕、導電等作用的功能涂料;

后者主要是指石墨烯首先與聚合物樹脂復合，然后以復合材料制備功能涂料，石墨烯可顯著提升聚合物的性能，因此石墨烯復合涂料成為石墨烯的重要應用研究領域。

2.01導電涂料

石墨烯具有很高的電導率，因此可用于制備導電涂料。在導電涂料中，石墨烯可以取代傳統導電材料，如銀、銅等金屬導體。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的導電性能，從而使其成為一種高效的電磁屏蔽材料。此外，石墨烯還可以用于制備防靜電涂料，從而減少靜電對電子產品和精密儀器的影響。

2.02防腐涂料

石墨烯具有很好的化學穩定性，因此可用于制備防腐涂料。在防腐涂料中，石墨烯可以有效地提高涂層的耐腐蝕性和耐候性。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的防護能力，從而使其成為一種高效的防腐材料。

2.03阻尼涂料

石墨烯具有很高的強度和柔韌性，因此可用于制備阻尼涂料。在阻尼涂料中，石墨烯可以有效地吸收振動和噪聲，從而減少結構噪聲和振動對環境和設備的影響。通過將石墨烯添加到涂層中，可以顯著提高涂層的阻尼性能，從而使其成為一種高效的減振降噪材料。

2.04光學涂料

石墨烯具有優異的光學性能，因此可用于制備光學涂料。在光學涂料中，石墨烯可以作為光吸收劑和光反射劑使用。通過將石墨烯添加到涂層中，可以提高涂層的光學性能，從而使其成為一種高效的光學材料。

2.05 建筑涂料

石墨烯的導熱系數高，將其用于建筑隔熱涂料可有效降低建筑物的內部溫度，與普通散熱涂料相比，含石墨烯的復合涂料紅外發射率達到96%，節能6. 37%，體現出良好的節能效果。

結語

石墨烯所具有的獨特性能使其在各個領域都展現了巨大的潛力與應用前景，目前已成為國內外科研的熱點。然而，有關石墨烯及其復合材料在涂料領域中的應用報道還較少，該研究尚處于起步階段，還有一些關鍵技術問題需要解決。

相信隨著研究的深入開展，石墨烯將有望推動涂料工業的發展與革新，并以新型功能化涂料等形式走進人們的日常生活。

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