2018-09-12 15:28:02
伊利诺伊州工程师通过石墨烯镀金来保护工件

镀金是用贵金属涂覆复杂工件的过程。古埃及人和中国人用镀金的薄金属薄膜覆盖他们的雕塑——这些金色雕塑已经抵抗了几千年的腐蚀、磨损和环境退化。例如,图坦卡门的中、外棺材是镀金的,其他许多古代珍宝也是如此。

在一项新的研究中,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的机械科学和工程助理教授Sameh Tawfick受这一古老过程的启发,在金属叶子上添加了一层碳原子,称为石墨烯——使镀金抗磨损的保护质量加倍。

这项名为“石墨烯镀金:在薄金属叶子上快速化学气相沉积合成石墨烯”的研究发表在《高级功能材料》杂志上。研究人员用单层石墨烯覆盖钯金属薄片。

金属叶或箔作为可伸缩涂层材料具有许多优点,包括它们在大卷中的商业可用性和相对较低的价格。通过将单层石墨烯粘合到树叶上,陶菲克和他的团队展示了意想不到的好处,包括增强的机械阻力。他们的工作为保护涂层在大型结构上的应用提供了令人兴奋的机会,如建筑物或船体、消费电子产品的金属表面以及小型贵重物品或珠宝。

Tawfick说:“在钯上再添加一层石墨烯原子,使其抗凹痕的能力是光秃叶子的两倍。”“从成本角度来看,这也很有吸引力。例如,覆盖芝加哥碳化物和碳建筑镀金结构所需的石墨烯的量将是一个大头针的头部大小。"

此外,该团队开发了一种新技术,在150纳米薄钯叶片表面直接生长高质量石墨烯——只需30秒。使用一种叫做化学气相沉积的方法,其中金属薄片在1100℃的炉中处理,裸露的钯薄片充当催化剂,允许气体快速反应。

“石墨烯的化学气相沉积需要非常高的温度,这可能会熔化叶子,或者通过一种叫做固态去湿的过程使叶子变小,”MechSE博士候选人、该项研究的主要作者张凯豪说。“我们开发的过程沉积石墨烯的速度足够快,以避免高温降解,它是可扩展的,并且可以生产出非常高质量的石墨烯。"

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