随着科技的发展，石墨烯作为一种新型的纳米材料，在功能涂料领域中得到了广泛的应用。石墨烯具有优异的物理、化学和机械性能，如高导电性、高强度、高柔韧性和良好的化学稳定性等，这些特点使得石墨烯成为制备高性能功能涂料的理想材料。 本文主要介绍石墨烯的结构和性质，以及在功能涂料中的应用。
01 石墨烯是一种由sp2 杂化碳原子组成的二维晶体材料，具有略微波浪状的层式结构，被认为是组成石墨、碳纳米管、富勒烯等同素异形体的基本组成单元。石墨烯的强度高达130 GPa，是迄今发现的力学性能最好的材料之一，石墨烯的热导率达5 000 W/( m·K) ，是良好的导热体。 石墨烯独特的载流子特性，使其电子迁移率达到2 ×105 cm2 /( V·s) ，超过硅100 倍，且几乎不随温度变化而变化。
02 石墨烯用于涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料，前者主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料;后者主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合，然后以复合材料制备功能涂料，石墨烯可显著提升聚合物的性能，因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。石墨烯具有很高的电导率，因此可用于制备导电涂料。在导电涂料中，石墨烯可以取代传统导电材料，如银、铜等金属导体。通过将石墨烯添加到涂层中，可以显著提高涂层的导电性能，从而使其成为一种高效的电磁屏蔽材料。此外，石墨烯还可以用于制备防静电涂料，从而减少静电对电子产品和精密仪器的影响。 
石墨烯具有很好的化学稳定性，因此可用于制备防腐涂料。在防腐涂料中，石墨烯可以有效地提高涂层的耐腐蚀性和耐候性。通过将石墨烯添加到涂层中，可以显著提高涂层的防护能力，从而使其成为一种高效的防腐材料。石墨烯具有很高的强度和柔韧性，因此可用于制备阻尼涂料。在阻尼涂料中，石墨烯可以有效地吸收振动和噪声，从而减少结构噪声和振动对环境和设备的影响。通过将石墨烯添加到涂层中，可以显著提高涂层的阻尼性能，从而使其成为一种高效的减振降噪材料。石墨烯具有优异的光学性能，因此可用于制备光学涂料。在光学涂料中，石墨烯可以作为光吸收剂和光反射剂使用。通过将石墨烯添加到涂层中，可以提高涂层的光学性能，从而使其成为一种高效的光学材料。石墨烯的导热系数高，将其用于建筑隔热涂料可有效降低建筑物的内部温度，与普通散热涂料相比，含石墨烯的复合涂料红外发射率达到96%，节能6. 37%，体现出良好的节能效果。石墨烯所具有的独特性能使其在各个领域都展现了巨大的潜力与应用前景，目前已成为国内外科研的热点。然而，有关石墨烯及其复合材料在涂料领域中的应用报道还较少，该研究尚处于起步阶段，还有一些关键技术问题需要解决。相信随着研究的深入开展，石墨烯将有望推动涂料工业的发展与革新，并以新型功能化涂料等形式走进人们的日常生活。 |
