船舶以及海上设施维护过程中，关键之物便是海洋防水涂料，然而传统产品常常于长期防污以及极端潮湿环境当中遇到性能方面的挑战。近来有一项研究借助纳米材料改性技术，涂料的综合防护能力得到了显著提升。

新型材料的改性原理

氧化石墨烯自身具备亲水性，直接用以防水涂料成效有限，研究人员借由在其表面接上超支化聚甘油，更改了材料表面的化学特性，超支化聚甘油拥有三维立体结构，其支化代数与主链长度能够精确调控。

当那些高分子链与氧化石墨烯薄片相连接之际，能够有效地将其表面的亲水基团予以覆盖。与此同时，体积较大的聚合物链恰似“分子支架”，可以把氧化石墨烯片层从物理层面隔开，进而减少堆叠。这样的结构变化为后续去形成致密疏水涂层奠定了基础。

关键成分的合成与表征

被用于研究里的核心材料，是经过第三代超支化聚甘油改性而得到的氧化石墨烯杂化材料，合成进程涵盖多步化学反应，并且还需要对温度以及时间予以严格进行控制，红外光谱分析乃是验证合成获得成功的关键手段 。

光谱图里，位于2270厘米⁻¹处的特征峰没了，这意味着反应原料全被消耗掉了。在3330厘米⁻¹附近来了新峰，此新峰对应新形成氨酯键里的N-H伸缩振动 。在1710厘米⁻¹附近也出现了新峰呢，这个新峰对应新形成氨酯键中的C=O伸缩振动。这些数据证明目标化学结构成功构建起来了。

涂层表面结构的演变

基础涂层表面在未改性时相对光滑，这是被其聚合物分子链里柔性段比例较高所决定的，添加普通氧化石墨烯之后，涂层表面粗糙度有了增加，然而提升幅度有限，这是由于氧化石墨烯片层上的亲水基团对整体疏水性产生了影响。

当把引入了接枝有超支化聚合物的杂化材料后，涂层的表面形貌出现了显著的改变，特别是接枝了具有高代数以及长主链聚合物的该类材料，它能够让氧化石墨烯片层在涂层里面实现更为均匀的分散，进而形成更为复杂的微纳粗糙结构。

疏水性能的定量分析

基础涂层的水接触角大概是98.7度，处于弱疏水情形。添加0.5%普通氧化石墨烯之后，接触角提高到103.22度，提升成效不显著。这是由于氧化石墨烯自身的亲水区域把粗糙度增加所带来的好处给抵消了。

在用接枝了高代数超支化聚甘油的杂化材料之际，水接触角至高可达117.28度，步入了显著疏水范畴。这归结于两个要素：其一，超支化聚合物将亲水基团遮掩了；其二，其疏水的酯基朝着外部，且与粗糙表面结构形成了协同效应 。

力学性能的同步改善

除开防水性不谈，涂层的机械强度对于切实的应用而言同样具备相当的重要性。得出的测试数据表明，基础涂层所拥有的抗拉强度是12.11兆帕。在其中添加入0.5%的普通氧化石墨烯之后，强度增长到了13.71兆帕。

有这样一种增强，它源自纳米材料跟聚合物基体之间的相互作用。氧化石墨烯具备二维结构，其可在受力时，有效地将应力予以分散。接枝的聚合物链，改善了纳米材料与基体的界面相容性，让载荷传递变得更高效，如此一来，不仅使其疏水性得到提升，而且还不会对力学性能造成牺牲。

综合防污性能的提升

于实际的海洋环境里，涂层表面存在污染物附着这一严重问题。研究显示，疏水性的显著提升直接致使防污能力得以增强。高疏水的表面能够减少水的粘附，能够减少微生物的粘附，能够减少有机物的粘附。

更重要的是，在反应里，接枝作用而形成的超支化聚合物末端的羟基被全部消耗掉了，将存在潜在可能性的水化层所产生的影响给消除掉了，这致使涂层表面的性质变得更为均匀且稳定，聚合物具备高代数以及大分子量的特点，从而提供了更为持久的空间位阻效应，从物理层面与化学层面这两个方面一起使得污损物的沉积被阻止了。

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