Forskare vid Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), inom Institutet för grundläggande vetenskap (IBS) har visat att grafenbeläggning skyddar glas från korrosion. Deras forskning, publiceras i ACS Nano , kan bidra till att lösa problem relaterade till glaskorrosion inom flera branscher.

Glas har en hög grad av både korrosions- och kemikaliebeständighet. Av denna anledning är det det primära förpackningsmaterialet för att konservera läkemedel och kemikalier. Dock, över tid vid hög luftfuktighet och pH, vissa glastyper korroderar. Korroderat glas förlorar sin transparens och dess styrka minskar. Som ett resultat, korrosion av silikatglas, den vanligaste och äldsta formen av glas, vatten är ett allvarligt problem, särskilt för läkemedel, miljö- och optiska industrier, och i synnerhet i varma och fuktiga klimat.

Även om det finns olika typer av glas, vanliga glasrutor och behållare är gjorda av kiseldioxid (SiO2), natriumoxid (Na2O) tillsammans med mindre tillsatser. Glaskorrosion börjar med adsorption av vatten på glasytan. Vätejoner från vatten diffunderar sedan in i glaset och utbyter med natriumjonerna som finns på glasytan. pH-värdet i vattnet nära glasytan ökar, tillåta silikatstrukturen att lösas upp.

Forskare har tittat på hur man belägger glas för att skydda det från skador. En idealisk skyddsbeläggning bör vara tunn, transparent, och ger en bra diffusionsbarriär mot kemiskt angrepp. Grafen med dess kemiska tröghet, tunnhet, och hög transparens gör det mycket lovande som beläggningsmaterial. Dessutom, på grund av dess utmärkta kemiska barriäregenskaper blockerar den heliumatomer från att penetrera genom den. Användningen av grafenbeläggning undersöks som ett skyddande lager för andra material som kräver motståndskraft mot korrosion, oxidation, friktion, bakteriell infektion, elektromagnetisk strålning, etc.

IBS-forskare odlade grafen på koppar med en teknik som tidigare uppfunnits av Prof. Rodney S. Ruoff och medarbetare, och överförde antingen ett eller två atomtjocka lager av grafen på båda sidor av rektangulära glasbitar. Effektiviteten av grafenbeläggningen utvärderades genom vattendoppningstestning och observation av skillnaderna mellan obelagt och belagt glas. Efter 120 dagars nedsänkning i vatten vid 60°C, obelagda glasprover hade signifikant ökat i ytjämnhet och defekter, och minskad brottstyrka. I kontrast, både enkel- och dubbelskiktsgrafenbelagda glasen hade i huvudsak ingen förändring i både brotthållfasthet och ytråhet.

"Syftet med studien var att avgöra om grafen odlats genom kemisk ångavsättning på kopparfolier, en nu etablerad metod, kan överföras på glas, och skydda glaset från korrosion. Vår studie visar att även ett atomtjockt lager grafen gör susen, " förklarar prof. Ruoff, chef för CMCM och professor vid Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST). "I framtiden, när det är möjligt att producera större och ändå högkvalitativa grafenskivor och att optimera överföringen på glas, det verkar rimligt troligt att grafenbeläggning på glas kommer att användas i industriell skala."