分享:

洛斯·阿拉莫斯国家试验室开发快速测试石墨烯涂层表面防腐方法

2020-11-10 13:36 中国航空报 中国航发 专栏

1604986403(1).jpg

中国航空报讯:据美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室网站10月29日报道,微量的石墨烯理论上可以为汽车、飞机和舰船提供寿命长达数十年的抗氧化腐蚀保护层。但到目前为止,如何评估和验证石墨烯抗氧化涂层的有效性,一直是一项重大挑战。来自美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的科学家在最新一期《物理化学快报》中报道了一种潜在解决方案。

洛斯·阿拉莫斯国家实验室首席科学家Hisato Yamaguchi表示,这种方法是创造和利用具有腐蚀性气体,加速腐蚀过程,并观察其对石墨烯保护材料影响。主要实现方式是对氧气分子赋予少量动能,即可在一分钟内提取出过往需要数十年才能获得的有价值的腐蚀信息。科研人员配制了一部分气体,在其氧气分子上分配了具有物理意义的能量(动能),并将这种气体释放到石墨烯涂层保护金属所处的外部环境中。

大多数氧气分子的动能需要数十年的时间才能在金属中产生铁锈。但是,生锈的主要来源可能是由于在物理定义的能量分布中具有较高动能的一小部分天然氧。化学气相沉积(CVD)石墨烯是一种出色的阻隔气体材料,例如石墨烯(灰色球体)将氧气(非发光的红色球体)反射回去。利用具有一定动能的氧气分子(发光的红色球体),即可在一分钟内获得过往需要数十年才能完成的有关石墨烯气体渗透的信息。

实验结果和模拟结果之间的比对表明,对于那些带有或不带有轻微动能的分子,通过石墨烯进行的氧气渗透过程大不相同。这为人工加速腐蚀测试创造了条件。

根据评估,仅在美国,由于金属制品腐蚀造成的损失,就占国内生产总值的3%左右,这可能导致美国在全球范围内遭受数万亿美元的经济损失。这项最近的试验分析研究结果揭示,当氧气分子被赋予额外的动能时,会自由地、无损耗地渗透到石墨烯涂层中,进而可以分析得到石墨烯应对防腐防锈的长期效果。

研究人员表示,当氧气分子不受动能影响时,石墨烯可以很好地阻挡氧气。

责任编辑:实习编辑