腐蝕一直是鋼鐵、冶金、建筑、交通運輸?shù)刃袠I(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約2.5萬億美元。石墨烯在可見光下透明但不透氣，具有很好的阻隔性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等這些特征，使得石墨烯很有希望應(yīng)用于金屬防腐涂料產(chǎn)品中。然而，反對的聲音也一直沒有停息。比如，加州大學(xué)伯克利分校的AlexZettl教授就在ACSNano雜志上撰文批駁，稱石墨烯用于長期防腐涂層“還不如沒有”。

腐蝕一直是鋼鐵、冶金、建筑、交通運輸?shù)刃袠I(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約2.5萬億美元，相當于2013年全球GDP的3.4%。也有數(shù)據(jù)表明，手表上的秒針每轉(zhuǎn)過一圈半，世界上就有1噸的鋼鐵被腐蝕成渣。與颶風(fēng)、地震等“驚天動地”的自然災(zāi)害相比，腐蝕的破壞力更強，造成的損失更大，但因其悄無聲息且散布世界各處，引發(fā)的重視和關(guān)注還遠遠不夠。

如果采取有效的手段防止腐蝕，則可以將損失減少15-35%，也就是3750-8750億美元。鋅和鉻基涂層是工業(yè)上防止腐蝕的主要手段，然而鉻的毒性會對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生不利影響，而且這些涂料的價格不菲，防腐效果和持續(xù)時間都不能完全讓人滿意。人們需要更有效、更環(huán)保、成本更低的防腐涂料產(chǎn)品。

石墨烯，一種由碳原子以sp2雜化連接形成六角型呈蜂巢晶格的平面2D材料，近年來一直受到科研界、企業(yè)界甚至各國政府的重視。由于碳原子之間化學(xué)鍵的特性，石墨烯極為堅韌，可塑性良好，可以彎曲到很大角度而不斷裂，其楊氏模量約為1100GPa，斷裂強度為130GPa，比最好的鋼還要高100倍。并且，石墨烯在可見光下透明但不透氣，具有很好的阻隔性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。這些特征，使得石墨烯很有希望應(yīng)用于金屬防腐涂料產(chǎn)品中。

據(jù)報道，今年6月3日由六位院士等擔任顧問專家團的“石墨烯防腐應(yīng)用推進工作組”在北京成立。工作組由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、北京寰能華清石墨烯科技發(fā)展有限公司共同主辦，專家團由薛群基院士任組長，干勇院士、候保榮院士、李仲平院士、丁文江院士、毛新平院士等參加。組員涵蓋中石化、中石油、中海油等30多家涉及防腐涂料研發(fā)、生產(chǎn)和工程應(yīng)用單位。在該工作組成立會議上，薛群基院士指出：“石墨烯重防腐涂料對國家安全和海洋經(jīng)濟發(fā)展有重大意義，應(yīng)結(jié)合各方面力量，把石墨烯重防腐涂料產(chǎn)業(yè)做大做好。”

然而，反對的聲音也一直沒有停息。比如，加州大學(xué)伯克利分校的AlexZettl教授就在ACSNano雜志上撰文批駁，稱石墨烯用于長期防腐涂層“還不如沒有”（WorseThanNothing）。[4]研究者采用CVD方法制備的石墨烯薄膜只能在短時間內(nèi)對銅表面起到防腐效果，經(jīng)過較長時間（6個月）后，其被腐蝕程度甚至超過裸銅。文章解釋為，盡管石墨烯具有良好的物理隔絕作用，然而其高導(dǎo)電性加劇了銅表面電化學(xué)腐蝕速率，生成氧化物及其他腐蝕產(chǎn)物，從而造成了比裸銅更嚴重的腐蝕。

不過，隨后也有研究者反駁上述觀點。臺灣中正大學(xué)謝雅萍（Ya-PingHsieh）等人也在ACSNano上發(fā)表論文，稱化學(xué)氣相沉積生長的石墨烯的納米結(jié)構(gòu)缺陷是導(dǎo)致腐蝕效應(yīng)的主要原因。通過原子層沉積（ALD）可以減少缺陷，實現(xiàn)99%以上的腐蝕防護。

近日，美國西北大學(xué)黃嘉興在NatureNanotechnology雜志上發(fā)表評論文章，在肯定石墨烯優(yōu)異阻隔性的同時，從電化學(xué)電位角度強調(diào)其在腐蝕過程中做正極，會加速金屬的腐蝕。因此，只要該涂層出現(xiàn)輕微裂紋或劃痕，會加速局部的電化學(xué)腐蝕，暴露區(qū)域的腐蝕速率大大加快，并降低金屬的強度和韌性等性能。

隨后作者想出了三種應(yīng)對措施。其一，是研發(fā)石墨烯-聚合物復(fù)合涂層，這會更耐用也相對容易開發(fā)，石墨烯薄片分散良好可以保證涂層對氣體或液體的低滲透性，已經(jīng)有很多文章報道了相關(guān)工作。其二，在石墨烯中添加負極材料（比如鋅），即使涂層破損也可以起到保護作用。其三，如果石墨烯涂層可以自愈，局部腐蝕就可以被抑制，也能實現(xiàn)長久保護的目的。

我國擁有高達數(shù)千億元的防腐涂料市場，而且還在逐年增長。借助石墨烯研究和發(fā)展的熱度，防腐涂料是否會有飛躍性的發(fā)展呢？讓我們拭目以待。