中南大学Chengde Gao课题组--通过在可生物降解的镁复合材料中引入涂覆氧化镁的还原氧化石墨烯来增强界面

氧化石墨烯已被证明是防止镁合金过快生物降解的有前途的防渗透保护层，但是氧化石墨烯与Mg合金之间的弱界面键是有效保护的主要障碍。在这项研究中，将氧化镁（MgO）纳米颗粒涂覆在还原氧化石墨烯（RGO）表面上，然后通过激光熔化将其引入AZ61合金中，期望增强Mg基质与RGO之间的界面结合。结果表明，MgO充当了Mg基质与RGO之间的界面桥梁，并与RGO构成了纳米级接触和变形区域。此外，MgO和α-Mg形成半相干界面结构，其中检测到MgO（‾200）//α-Mg（‾110‾2）的取向关系和7.5％的小平面错位。这些界面特征表明在RGO/MgO和MgO/α-Mg界面均具有牢固的结合力，从而增强了RGO的保护能力。与AZ61-RGO复合材料和AZ61合金相比，AZ61-RGO/MgO复合材料的腐蚀速率分别降低了13.3％和34.0％。同时，由于界面结合的增强，AZ61合金的抗压强度和硬度也得到了提高。这些发现表明，RGO/Mg界面强化是改善Mg合金降解行为的有前途的候选者。

Figure 1. RGO/MgO粉和AZ61-RGO/MgO复合材料的制备示意图。

Figure 2. 在（a）低和（b）高放大倍率下，本研究中使用的GO的SEM图像；粉末的TEM分析：（c）GO、（d,e）RGO/MgO和（f）在A点的EDS结果。

Figure 3. （a）AZ61-RGO/MgO复合材料、（b）RGO/MgO接口和（c）Mg/MgO接口的HRTEM图像，以及（d）插图显示指定区域的FFT模式。AZ61-RGO/MgO复合材料的界面特性示意图：（e）α-Mg/MgO/RGO界面、（f）MgO/RGO界面和（g）MgO/α-Mg界面。

Figure 4. AZ61-RGO/MgO和AZ61-RGO复合材料的机械和降解性能：（a）抗压强度和硬度，（b）腐蚀速率和（c）通过失重测试测量的pH值变化，（d）极化曲线。

Figure 5. （a）AZ61合金、（b）A点的EDS分析、（c）AZ61-1.0RGO/MgO、（d）AZ61-2.0RGO/MgO的SEM图像和（e,f）EDS分析元素图；（g）AZ61-3.0RGO/MgO和（h）AZ61-4.0RGO/MgO复合材料的SEM图像。

相关研究成果于2020年由中南大学Chengde Gao课题组，发表在Materials and Design（doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108612）上。原文：Interfacial strengthening by reduced graphene oxide coated with MgO in biodegradable Mg composites。