第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

针对铜基石墨烯薄膜表面存在的缺陷严重制约其防护寿命的瓶颈问题，研究缺陷类型、有机分子和碳基薄膜在石墨烯表面的生长和修复机理，揭示修复缺陷后膜层的耐蚀机理。（1）采用化学气相沉积的方法在铜表面沉积了不同厚度的石墨烯膜层，研究了石墨烯的缺陷程度与其耐蚀性能之间的构效关系。通过拉曼光谱研究石墨烯层数和本征缺陷的内在联系。考察了石墨烯缺陷影响其耐蚀性能的机制，揭示了石墨烯与基底铜之间的电偶腐蚀机理。通过微区电化学评价了不同缺陷石墨烯膜层腐蚀失效行为，发现简单的增加石墨烯层数并不能起到长期腐蚀防护的目的，缺陷是导致石墨烯防护失效的主要因素。（2）采用分子自组装技术将低表面能物质（十三氟辛基三乙氧基硅烷和全氟辛集硫醇）通过化学键接枝在铜基石墨烯表面缺陷的基底铜表面。该修复技术是通过化学吸附来精准修补石墨烯缺陷，不会影响到石墨烯的结构。显微红外和透射电镜结果表明有机分子化学吸附在缺陷处，完整石墨烯表面无物理吸附现象。低表面能修补物质有效降低了腐蚀介质在材料表面的润湿和铺展，有机分子在石墨烯表面呈现出很好的化学稳定性（60天），以及长期防腐蚀能力，暴露在潮湿环境中60天没有出现明显腐蚀。（3）采用物理气相沉积方法在铜基石墨烯表面沉积了纳米厚度的碳膜，通过调控气体流量和沉积时间控制薄膜的厚度。考察了碳膜在石墨烯表面的生长机理，通过透射电镜研究了碳膜与铜基石墨烯之间的构架关系，通过拉曼面扫研究了碳膜与石墨烯的结构及分布。通过电化学、局部阻抗谱测试考察了膜层的电化学腐蚀性为，通过表面电势揭示碳膜对石墨烯膜层电学性能的影响机理，研究发现即使碳膜最薄为5.6nm，便可将膜层的阻抗模量提升一个数量级以上。
 

铜基石墨烯；自组装；物理气相沉积；缺陷修复；长效防护