1 石墨烯在涂料领域中的应用（1 ） 1 概 述 1.1 石墨烯定义 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的新型单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以 sp2 杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜。碳原子核外层电子排布为 1s22s22p2，sp2 杂化是由 1 个 s 轨道和 2 个 p 轨道杂化形成的杂化轨道。维 (dimension，简写为 D)表示长、宽、高、厚等尺寸。对纳米材料，0D 表示纳米粒子；1D 表示纳米线，如碳纳米管等；2D 表示纳米尺寸的薄膜；3D 是表示纳米复合材料。 1.2 石墨烯结构特性 石墨烯晶体材料具有“至薄、至坚”、优良的热导体和电子迁移率等特性。 1.2.1 “至薄”晶体材料 石墨烯是世界上迄今发现的 “至薄”晶体材料， 石墨烯薄膜只有 1 个碳原子厚度。10 万层石墨烯叠加起来的厚度约为 1 根头发丝的直径；300 万层石墨烯薄膜叠起来只有 1 mm 厚。 1.2.2 “至坚”晶体材料 石墨烯是迄今发现的世界上力学性能最好的材料之一。表征石墨烯在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1 T(1012)Pa；反映石墨烯受力时抵抗破坏能力大小的强度约为 130 G(109)Pa。 1.2.3 优良的热导体和电子迁移率 石墨烯的热导率达5 000 W/(m · K)，是良好的导 热体。石墨烯独特的载流子特性，使其电子迁移率达到 2×105 cm2/(V·s)，超过硅 100倍，且几乎不随温度变化而变化。 1.3 应用前景 独特的结构特点加上 “极端突出”性能，使它的用途引起人们超高的期望：制造高效太阳能电池；超轻型航天航空飞行器材料；超坚韧的防弹衣；甚至有近乎科幻色彩的展望——可能制超长 “太空电梯”缆线。预测石墨烯正在或将要给社会带来革命性巨变；对石墨烯用途，描绘了一幅幅商机无限的图画，在全球研究热度持续升温!对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功能涂料中的应用也勾画了多彩的前景。 1.3.1 提高涂料防腐性 石墨烯提高涂料防腐性：有物理防腐和电化学防腐多重作用。 2 石墨烯片层的共轭结构，在涂层中层层叠加形成致密的隔绝层，阻隔水分对涂膜的浸润与渗透——起物理防腐作用，石墨烯表面疏水特性加强了防水渗透性。电化学防腐作用：钢铁底材阳极反应使 Fe 失去电子逐步腐蚀，石墨烯的导电性能可以阻止 Fe→Fe3+反应，防止铁锈生成。 有研究表明，将 0.5%～2%不同含量石墨烯作 为防腐填料分别加入到环氧树脂涂料中，有效地提高了涂层的防腐性能，随着石墨烯含量的增加，涂...
