中国建材总院聚焦“四个面向”，不断加强学科建设，推进基础研究，筑牢创新之基。一批原创成果在高水平期刊发表，彰显了总院对原创策源的坚定信念与不懈追求，小料带您了解一下。
中国建材总院所属国检集团万德田团队在《Coatings》发表了题为“Size Effect of Graphite Nanosheet-Induced Anti-Corrosion of Hydrophobic Epoxy Coatings” (石墨纳米片的尺寸效应对疏水环氧涂料防腐性能的影响)的论文。
↓论文链接↓
https://www.mdpi.com/2079-6412/14/6/769
为了拓宽石墨纳米片添加剂在环氧树脂基涂料上的选择性并验证尺寸效应，本工作旨在将不同尺寸的石墨纳米片掺杂到环氧树脂和聚酰胺树脂交联固化产生的三维结构中。此外，构建微纳级二级结构和特殊粗糙度的表面，得到复合环氧疏水涂层。还总结了石墨纳米片的尺寸效应对涂层疏水性能和耐腐蚀性能的影响。其中，环氧树脂涂层中石墨纳米片的优化掺杂尺寸（2.2μm）表现出最大阻抗弧为2.58 × 108 Ω cm2，可以形成覆盖微孔的优异纳米网络，阻碍腐蚀介质的扩散。通过模拟计算分析，我们还发现石墨烯的边缘位点对于捕获H₂O和O₂更加有效；因此，具有大边缘的较小尺寸的石墨烯可能更有利。该工作将为石墨防腐涂料的工业化应用提供参考。
主要创新点：
为了拓宽二维材料添加剂对环氧树脂基涂料的选择性和验证其尺寸效应的影响，本文章拟将不同尺寸的二维材料掺杂在环氧树脂与聚酰胺树脂交联固化所形成的三维结构中，并构筑出微米-纳米级的次级结构以及特殊粗糙程度的表面，可规模化的得到二维材料复合环氧超疏水涂料。探索二维材料的尺寸效应和界面粗糙程度等因素对涂料疏水性能的影响，同时总结出其对涂料的稳定性、耐磨性及耐腐蚀性的影响。最后通过DFT模拟计算揭示微米-纳米级结构、尺寸效应在抗腐蚀过程中的作用机制。利用该反应机理可对涂料中掺杂的二维材料尺寸或形貌进行调整，并筛选出稳定、高效率的防腐涂料。该研究方法不仅可为二维材料与树脂基复合提供全新的设计思路，而且创新地提出了在超疏水防腐方面上调控二维材料的尺寸效应的设计理念，为今后二维材料添加剂的选择和工业化应用提供了借鉴思路。
图1. 不同尺寸石墨纳米片的制备
图2. 掺杂不同尺寸石墨纳米片的环氧树脂抗腐蚀能力对比
图3. 腐蚀机理分析图
国检集团万德田团队简介：
国检集团万德田团队自成立以来一直从事陶瓷材料的力学性能和极端环境下的力学性能评价与表征方法及其设备研制等研究工作。近五年共承担“十四五”国家重点研发计划，国家自然基金委重点基金项目等科研项目10余项，先后提出相对法、缺口环法、局部高温加载法等测试新方法，取得多项创新性成果，并制定了相关国际国内标准，形成了相关专用技术和产品。研究成果荣获国家科技进步奖二等奖2项，省部级奖励9项，有力推动了中国建材总院检验测试学科发展。
