380米高塔披的防腐“铠甲”是什么做的？|工业腐蚀与防护

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[复制链接] 只看楼主正序阅读楼主发表于: 2018-09-27

原创：蒲吉斌卢光明中科院之声
近日，位于浙江舟山的一座跨海输电高塔，完成了最后的喷涂工作，并吊装完成了安装，这座塔高380米（比法国艾菲尔铁塔还高50米），重7280吨，跨距2656米，是名副其实的“世界最高输电铁塔”。
不过这座安家在海岛上的铁塔却面临来自热带海洋环境下高盐、高湿及高温的侵袭。为减缓电力设施的锈蚀，保证电力设备内部结构不受破坏，延长输电铁塔寿命，这座高塔特别使用了石墨烯改性重防腐涂料。
可别小看这一层薄薄的涂料，它可是能将高塔的防护寿命提高6年以上，具有耐老化和耐盐雾性强等特点。这相当于给高塔穿上了一身防腐“铠甲”。

（图片来源：央广网）

腐蚀到底有多可怕？
也许你会说，不就是防腐吗？小小的腐蚀，有那么可怕吗？
你别说，还真有！先来看一组数据吧，国际公认腐蚀对每一国家造成的损失高达国内生产总值（GDP）的 3%～5%。据美国腐蚀工程师协会（NACE）统计，全球腐蚀成本估算为2.5万亿美元。
在我国，特别是近20年来我国国民经济生产总值高速增长，经济结构和管理模式巨变，各行业的腐蚀事故明显增加。2014 年，我国各行业腐蚀总成本约占国内生产总值（GDP）的 3.34%，总额超过2万1千亿元人民币，相当于每个中国人当年承担1555多元的腐蚀成本。

（图片来源：《腐蚀防护之友》）
在工程上，腐蚀导致的直接后果就是缩短工程材料的使用寿命和灾难性的事故，不但造成严重的人员伤亡，而且带来巨大的经济损失；在环境安全方面，腐蚀产物或由腐蚀引发的化学物质的泄漏可能严重污染水资源、大气和土壤资源；在日常生活中，腐蚀问题时有发生，不仅影响物质的美观和使用，同时也会对人体健康和出行安全等造成严重威胁。
尤其对于新兴海洋工程、海岛工程等领域而言，腐蚀更是装备、设施安全性和服役寿命的重要影响因素之一，严重影响了我国重大工程和装备的可持续发展。

石墨烯涂料是个啥？
腐蚀造成的危害如此之大，人们当然也一直在探索控制腐蚀的方法，其中一种就是使用重防腐涂料，以减小腐蚀破坏，保障苛刻腐蚀环境下装备和设施可靠性和服役寿命。中科院宁波材料所薛群基院士和王立平研究员团队就以“石墨烯”为材料研制了重防腐涂料。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成六角型呈蜂巢晶格的平面二维材料，近年来一直受到科研界、企业界甚至各国政府的重视。由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯极为坚韧，可塑性良好，可以弯曲到很大角度而不断裂，其杨氏模量约为1100 GPa，断裂强度为130 GPa，比最好的钢还要高100倍。
并且，石墨烯在可见光下透明但不透气，具有很好的阻隔性能，化学性质稳定。通过引入石墨烯能够增强涂层的附着力、耐冲击等力学性能和对介质的屏蔽阻隔性能，尤其是能够显著提高热带海洋大气环境中服役涂层的抗腐蚀介质（水，氯离子，氧气等）的渗透能力，在大幅降低涂膜厚度的同时，提高涂层的防腐寿命。

电镜下的石墨烯图片来源：Lawrence Berkley National Laboratory

此次380m世界第一高输电铁塔所使用的防腐“铠甲”便是由中科院宁波材料所薛群基院士和王立平研究员团队研发的新型石墨烯改性重防腐涂料。
据了解，该团队历时多年的攻关所开发的新型石墨烯改性重防腐涂料，已通过中国腐蚀与防护学会组织的成果鉴定，关键技术指标耐盐雾寿命超过6000小时，处于国际领先水平，而这也是全球首次完成石墨烯改性重防腐涂料工程化全链条，囊括材料开发、自然环境考核、工程示范乃至大规模生产和应用。
更令人欣喜的是，目前该项目已经联合银亿集团实现了成果产业化，相关定型产品除了在输电铁塔上获得了规模应用以外，还在储油罐、电网设施、桥梁工程、船舶、南海海洋设施等领域实现了规模应用。

来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所

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