中科院宁波材料所在二维氮化硼纳米片增强复合涂层长周期腐蚀机理方面取得进展

      六方氮化硼上单层二硫化钼的定向外延

      二硫化钼由于其稳定的二维层状结构及独特的光电特性，近些年来受到研究人员的广泛关注。可控及规模化制备高质量单层二硫化钼成为人们一直以来努力的方向。目前人们发展了多种制备单层二硫化钼的方法，例如：机械剥离法，原子层沉积法，溶胶凝胶法，磁控溅射法等。这些方法制备的二硫化钼形态质量各异，应用范围相对局限。近些年来很受大家认可的是化学气相沉积法，设备发展成熟且廉价，操作简便安全，生长速度快。但受到衬底及生长参数的影响，不同方法制备的二硫化钼也不尽相同，而且都存在大量晶界，大大降低了薄膜样品的质量。

      最近，中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室张广宇课题组报道了采用化学气相沉积法在六方氮化硼单晶上定向外延单层二硫化钼薄膜，并对薄膜特性进行了仔细研究。六方氮化硼与二硫化钼都具有三重对称性，是具有原子级平整表面的绝缘体。所制备的薄膜由两种取向的晶粒构成，两种取向的晶粒彼此夹角为60度，两种取向的晶粒在氮化硼衬底上具有相等的能量最低态。高分辨透射电镜证实薄膜只具有60晶界。目前为止，最大限度的减少了二硫化钼薄膜的晶界。提高了样品质量。他们将薄膜制备成场效应晶体管，晶体管具有大约30cm2V-1s-1的电子迁移率和106的开关比。最后他们调控生长前驱体的浓度得到不同截止边界的二硫化钼晶粒，拓宽了样品的应用范围。六方氮化硼（h-BN），又被称为“白色石墨烯”，与石墨烯具有类似的层状结构和性能，如高抗渗性、机械性能和优异的导热性。此外，与导电性石墨烯相比，六方氮化硼的绝缘性能够抑制电子的传输，进而使得下层金属基底发生电偶腐蚀的可能性减小。然而，相比于石墨烯在防腐领域引起的广泛关注，氮化硼对金属长期抗腐蚀性能的研究报道很少。

      近期，中科院宁波材料所海洋新材料与应用技术重点实验室博士生崔明君在王立平研究员和赵海超研究员指导下，利用可溶性导电聚合物聚（2-丁基苯胺）（PBA）将层叠的h-BN粉末剥离获得了少层的h-BN纳米片，并且将其加入环氧涂层中制备导电聚合物和h-BN协同增强的纳米复合涂层。

      电化学和吸水率结果表明制备的复合涂层具有高阻抗模量和低吸水率，这将有利于实现复合涂层对金属基底的长效腐蚀防护。进一步，通过微观结构及成分表征，复合涂层表现出优异长效的腐蚀防护性能的机理——“阻隔和钝化协同效应”。在长效腐蚀防护过程中，复合涂层中任意分散的h-BN纳米片可以延长腐蚀介质的扩散路径，有效的阻隔水分子，氧气以及腐蚀离子的渗入，延缓基底的腐蚀；其次，导电聚合物的存在导致在金属表面形成一层致密的金属钝化膜，能够有效防止金属的局部腐蚀。