Onderzoekers van het Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), binnen het Institute for Basic Science (IBS) hebben aangetoond dat grafeencoating glas beschermt tegen corrosie. Hun onderzoek, gepubliceerd in ACS Nano , kan bijdragen aan het oplossen van problemen met betrekking tot glascorrosie in verschillende industrieën.

Glas heeft een hoge mate van zowel corrosie- als chemische bestendigheid. Om deze reden is het het primaire verpakkingsmateriaal om medicijnen en chemicaliën te bewaren. Echter, na verloop van tijd bij hoge luchtvochtigheid en pH, sommige glassoorten corroderen. Gecorrodeerd glas verliest zijn transparantie en zijn sterkte neemt af. Als resultaat, de corrosie van silicaatglas, de meest voorkomende en oudste vorm van glas, over water is een serieus probleem, vooral voor de farmaceutische, milieu- en optische industrieën, en in het bijzonder in warme en vochtige klimaten.

Hoewel er verschillende soorten glas zijn, gewone beglazing en containers zijn gemaakt van siliciumdioxide (SiO2), natriumoxide (Na2O) samen met kleine toevoegingen. Glascorrosie begint met de adsorptie van water op het glasoppervlak. Waterstofionen uit water diffunderen vervolgens in het glas en wisselen uit met de natriumionen die op het glasoppervlak aanwezig zijn. De pH van het water nabij het glasoppervlak neemt toe, waardoor de silicaatstructuur kan oplossen.

Wetenschappers hebben gekeken naar hoe glas te coaten om het te beschermen tegen schade. Een ideale beschermlaag moet dun zijn, transparant, en zorgen voor een goede diffusiebarrière tegen chemische aantasting. Grafeen met zijn chemische inertie, dunheid, en hoge transparantie maakt het zeer veelbelovend als coatingmateriaal. Bovendien, vanwege zijn uitstekende chemische barrière-eigenschappen blokkeert het heliumatomen om er doorheen te dringen. Het gebruik van grafeencoating wordt onderzocht als een beschermende laag voor andere materialen die weerstand tegen corrosie vereisen, oxidatie, wrijving, bacteriële infectie, electromagnetische straling, enzovoort.

IBS-wetenschappers groeiden grafeen op koper met behulp van een techniek die eerder was uitgevonden door Prof. Rodney S. Ruoff en medewerkers, en bracht een of twee atoomdikke lagen grafeen over op beide zijden van rechthoekige stukjes glas. De effectiviteit van de grafeencoating werd geëvalueerd door onderdompeling in water te testen en de verschillen tussen ongecoat en gecoat glas te observeren. Na 120 dagen onderdompeling in water van 60°C, ongecoate glasmonsters waren aanzienlijk toegenomen in oppervlakteruwheid en defecten, en verminderde breuksterkte. In tegenstelling tot, zowel de enkellaags als de dubbellaags met grafeen beklede glazen hadden in wezen geen verandering in zowel breuksterkte als oppervlakteruwheid.

"Het doel van de studie was om te bepalen of grafeen gegroeid door chemische dampafzetting op koperfolies, een inmiddels gevestigde methode, kan worden overgebracht op glas, en bescherm het glas tegen corrosie. Onze studie toont aan dat zelfs één atoomdikke laag grafeen de truc doet, " legt prof. Ruoff uit, directeur van de CMCM en professor aan het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST). "In de toekomst, wanneer het mogelijk is om grotere en toch hoogwaardiger grafeenplaten te produceren en de overdracht op glas te optimaliseren, het lijkt redelijk waarschijnlijk dat grafeencoating op glas op industriële schaal zal worden gebruikt."