韓國中央大學的Hyungbin Son教授領導的研究團隊觀察到了一種利用石墨烯形成防止銅腐蝕雜化層的獨特方法。銅是人類廣泛使用的一種金屬。使用銅的主要挑戰在於，即使在室溫環境條件下，銅的表面也會隨使用時間的延長發生氧化， 最終導致腐蝕。因此，找到一種長期保護銅裸露表面的方法是一項艱巨而有意義的工作。保護金屬表面最常用的方法就是在塗覆防腐蝕物質。石墨烯作為抗腐蝕塗層的候選材料已被廣泛研究， 因為它可作為隔絕氣體分子的屏障。但是，儘管具有這些特性， 現有研究表明石墨烯片只能在短時間內(少於24小時)保護銅免受腐蝕。實際上，令人驚訝的是， 在度過初始階段後，石墨烯還有可能提高銅的被腐蝕速率，這與石墨烯塗層帶來的抗腐蝕性質完全相反。為了闡明銅表面塗覆石墨烯的特殊性質，韓國團隊研究了銅基板上的石墨烯分布，分析其腐蝕方式。Son教授解釋表示：「眾所周知，石墨烯具有很好的機械性能，並且對所有氣體（包括氫） 都具有不滲透性。後續有研究證實，石墨烯由於各種缺陷反而加速了銅基材的腐蝕，這使得將石墨烯用作氧化阻隔層的功能受到了廣泛的質疑，這種爭議目前已經存在了十年，不過，在這樣長的時間範圍內仍沒有對此進行定性研究。因此，我們有動機去研究石墨烯在石墨烯-銅界面上作為耐腐蝕膜的作用和機理。」Son教授及其團隊使用拉曼光譜儀、掃描電子顯微鏡和白光幹涉儀觀察了30天的銅腐蝕現象和趨勢。首先， 研究團隊檢測到腐蝕情況在塗層邊緣發生，並在邊緣、晶界和原子缺位等各種缺陷處發生了擴散，形成了氧化亞銅（Cu2O）。這導致附著在表面的水分子分裂，為氧化過程提供氧， 直到整個屏障看上去沒有起到作用，致使銅表面完全腐蝕。由於石墨烯塗層受室溫環境中水蒸氣的影響，銅基板的受保護部分比未受保護的部分反而更易腐蝕。隨著時間的流逝，石墨烯塗層下面形成的Cu2O分散了應變，並在石墨烯中引發了p摻雜，形成了某些雜化結構。在暴露於室溫環境條件下13天後，研究小組發現這種腐蝕大大減緩了石墨烯和Cu2O層之間新雜化物的產生。同時，未受保護的銅繼續以恆定的速率腐蝕，其腐蝕滲透的深度遠大於有石墨烯保護層下腐蝕深度。這些發現表明，石墨烯實際上可以保護銅免受較深的穿透性氧化，這與此前的研究結論不同。Son教授表示，通過觀察發現， 在更長的時間範圍內(超過1年)， 石墨烯-Cu2O的雜化結構成為了抗氧化保護層。未塗覆石墨烯的區域則被氧化銅（CuO）嚴重氧化，其氧化深度達到270納米。」Son教授總結表示，近十年來，石墨烯的抗腐蝕性能一直存在爭議，許多研究表明，石墨烯會加速銅的氧化(導致其腐蝕)。不過這項研究首次證明了石墨烯-Cu2O與裸銅相比，能夠形成一種雜化混合結構，從長遠來看，仍然可以大大減緩了銅的腐蝕氧化。
來源：石墨盟
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