石墨烯提升“保质期” 中国新防腐涂料有效对抗苛刻腐蚀环境

　　深海科考船、远洋巨轮、空间站、火星探测器……这些重大装备能上天入海、能乘风破浪，少不了“水火不侵”的坚强外壳。中国科学院宁波材料技术与工程研究所王立平研究员、乌学东研究员和薛群基院士联合团队现已开发出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐涂料，在热带海洋的苛刻环境中寿命超过6000小时。这一技术成功应用于中国的电网、石油化工、海洋工程与装备等领域，处于国际领先水平。

　　引入了石墨烯的防腐涂料，需要在热带海洋气候中进行短则半年、长则十年的暴晒实验。

　　“这是我们国家船用的高强钢。金黄色的是咱们国家卫星上用的……”顶着咸咸的海风，中科院宁波材料技术与工程研究所的研究员王立平仔细勘察涂料样片的变化。王立平说：“暴晒实验的作用就是发现材料的缺陷，通过实验反馈实验室调整它的工艺。”

　　对新兴海洋工程、现代交通运输、能源工业、石油工业、大型化工企业、海岛工程等领域的装备和设施而言，腐蚀是其安全性和服役寿命的重要影响因素之一。热带海洋开发、相关地区的基础设施建设更是面临着严峻的腐蚀危机。统计显示，仅2014年，中国的腐蚀总成本就超过2.1万亿元人民币，约占当年GDP的3.34%。

　　而被形容为“轻如气球、坚如金属”的石墨烯，是目前自然界最薄的二维纳米材料：1毫米的石墨薄片，就能剥离出多达150万片石墨烯。石墨烯具有优秀的阻隔和屏蔽性能，同时还兼具高强度、高导电和导热性能：一克石墨烯就可以覆盖一个足球场；它的强度是钢的200倍、钻石的数倍。

　　为了在防腐涂料中引入石墨烯，中科院的科学家们从2009年开始攻克了一系列技术难题，成功开发出拥有自主知识产权且兼具优异力学性能、长效防腐耐候和特殊功能性的八大系列石墨烯改性新型防腐涂料。王立平研究员在暴晒实验场介绍说：“(这里)大概有1000个样件，分八大类，大概30种材料，涵盖了块体材料、不同的薄膜材料、重防腐材料，还有我们航天航空用的一些材料。”

　　石墨烯改性新型防腐涂料技术，已通过了中国腐蚀与防护学会的鉴定，其关键技术指标“耐盐雾寿命”超过6000小时，而目前，国际上最优质的重防腐涂料耐盐雾寿命基本在3000小时。相关研究成果不仅申请了国家发明专利78项，还申请国际专利(PCT)两项，授权美国专利一项。在今年4月份，该技术成果已经由宁波中科银亿新材料有限公司实施了产业化，并且相关定型产品已经在储油罐、电网设施、桥梁工程、船舶、南海海洋设施等领域实现了规模应用。而这也是全球首次完成石墨烯改性重防腐涂料工程化全链条，囊括材料开发、自然环境考核、工程示范乃至大规模生产和应用。

　　其实，石墨烯因巨大的市场化潜力一直备受全球科学家和产业界人士关注。英国商业大使、前著名赛车品牌迈凯伦集团董事长兼首席执行官罗恩·丹尼斯，就曾在接受中国国际广播电台记者专访时表示：“石墨烯是新一代复合型材料的代表，它正在改变着我们生活的世界。关于这种新材料的研究推广，我们需要中国这样有强大生产力的国家。中国能够快速地建造大规模的生产线，这对于石墨烯的市场化来说非常重要。”

　　而在中国高达两千亿元人民币的防腐涂料市场中，重防腐涂料需求年均增速已超过20%。以往，中国70%的重防腐涂料市场被外国品牌垄断。在专家看来，石墨烯改性重防腐涂料的成功研发和应用，不仅将带来巨大的经济效益，也具有极大的社会效益。中国人民大学重阳金融研究院研究员卞永祖认为：“石墨烯在防腐材料里的应用是比较大的突破，可以延长防腐的时间，也能抵抗更恶劣的环境，这确实是石墨烯非常重要的应用领域，带来的经济效益和社会效益都非常大。因为防腐的应用范围可以说是无处不在，所以带来的经济效益特别大。另一方面，腐蚀会带来极大的浪费，防腐能做好，还可以减少污染物的排放、减少对人体的损害，会带来特别大的社会效益。”

　　从更长远的角度看，这项国际领先的中国新技术，不仅能保障中国热带海洋地区重大工程装备及“一带一路”基础设施建设，还将推动全球重防腐涂料技术的革命。