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石墨烯涂层/金属界面和环境物质强耦合机理的第一性原理研究

石墨烯,涂层,金属,抗腐蚀,润滑,服役环境,自修复,缺陷

石墨烯涂层拥有抗腐蚀和润滑功能，能为金属材料提供有效的保护。石墨烯涂层在实际服役环境中的防护性能和使用寿命极大依赖于各类环境物质（比如H₂O, O, OH, H等）和涂层之间的耦合方式和强度。在本工作中，我们利用第一性原理计算方法，定量揭示了石墨烯涂层/金属界面对多种环境吸附物质的结构、成键特征、稳定性、动力学运动规律等性质的重要影响，以及吸附物质对涂层/金属界面结合方式和稳定性的重要影响。所建立的微观图像能促进许多二维涂层服役行为的机理探索、性能预测和精准设计，比如石墨烯涂层中缺陷自修复的理解和设计。实验人员经常采用缺陷自修复钝化的方法来提高石墨烯涂层的抗腐蚀性能，而本工作中的研究成果使得我们可以精准设计高效的理论研究模型，清晰理解修复分子在石墨烯缺陷上的稳定性规律，以及为实验上的材料制备和表征提供了重要的参考信息。



研究论文：T.-Y. Sun, Y. Hao, C.-T. Lin, L. Wang, L.-F. Huang*, Unraveling the strong coupling between graphene/nickel interface and atmospheric adsorbates for versatile realistic applications, Carbon Trends 2, 100013 (2021)