Carbon2024

金属腐蚀是长期以来一直存在的问题，实现超高抗腐蚀是金属相关行业的终极目标。石墨烯对任何分子或离子（质子除外）都具有很好的抗渗透性，原则上，它可以作为一种革命性的抗腐蚀材料。然而，在实际应用中，当腐蚀性流体泄漏到界面时，金属性石墨烯与受保护金属会形成电化学电路。因此，石墨烯是否可以用作优良的防腐材料是存在很大争议的。这里，石墨烯涂覆Cu用于研究金属的晶面-相关抗腐蚀性。经研究表明，生长的石墨烯可以保护潮湿空气中的Cu（111）晶面免受氧化2.5年以上，与之相反的是，石墨烯涂覆Cu（100）晶面会加速其氧化过程。原子尺度表征及相关分析表明，同量石墨烯/Cu（111）的强界面耦合阻止H2O扩散到界面处，但是Cu（100）晶面上不同量石墨烯时会形成一维皱褶，这会促进H2O扩散到界面处。该研究解决了石墨烯抗腐蚀能力的矛盾问题，通过等量石墨烯涂层实现超高金属抗腐蚀提供了新的契机。

Figure 1.石墨烯涂覆Cu：晶面-相关的氧化

Figure 2. Gr/Cu体系中的倒易空间表面结构

Figure 3. Gr/Cu体系中的实空间表面结构和界面耦合

Figure 4.褶皱形成的理论模拟及石墨烯涂覆Cu表面的H2O分子吸附
该研究工作由北京大学物理学院刘开辉研究组于2018年发表在Adv. Mater.期刊上。原文：Greatly Enhanced Anticorrosion of Cu byCommensurate Graphene Coating （DOI: 10.1002/adma.201702944）