2023年度江西省自然科学奖

石墨烯改性功能涂层的防腐减摩机理与应用

主要完成人及所在单位：周升国（江西理工大学）

面向现代海洋工程与装备，如风电钕铁硼永磁体、沿海电塔、发电平台等，易受电化学腐蚀与运动磨损的多重叠加损伤作用。因此，项目聚焦于微结构调控、界面修饰、非共价接枝、杂化协同等提升策略，充分发挥石墨烯的不可透过物理阻隔效应和界面层范德华超低剪切润滑特性，并结合原子尺度的高效精准设计，成功构筑出极端海洋环境下长寿命高可靠服役石墨烯改性功能防护涂层体系，取得了系列的重要科学发现。

科学发现一：发现了石墨烯片径效应、桥接作用、氟化程度与功能涂层耐腐性能的密切关联性，结合接枝π-π、氢键的非共价效应，成功突破功能涂层中石墨烯易团聚与分散难题，实现了高耐腐蚀石墨烯改性功能涂层的制备；并揭示出石墨烯界面修饰、桥接作用、阴极保护、物理阻隔是防护功能涂层被赋予高耐腐蚀性能的重要原理。 

科学发现二：发现了石墨烯的超声弱化层间作用及高氟化C-F稳定效应，高氟化度烯诱导了接触界面超低剪切力润滑转移膜；创新构建了石墨烯/CNT杂化复合协同效应，有效耦合了结构高强度与范德华超低剪切，实现高性能石墨烯改性强韧与减摩一体化功能涂层的制备。

科学发现三：从原子尺度上阐明了石墨烯界面氧/氯活性腐蚀原子的吸附与扩散动力学过程，发现石墨烯阻隔功能失效的本质是氧/氯叠加作用加速了石墨烯链的裂解；发现了石墨烯防腐与减摩的理论机制，石墨烯的高扩散穿透势垒有效阻隔了活性腐蚀介质，界面层范德华超低剪切润滑膜赋予了功能涂层优异减摩与抗磨特性。