本论文针对铜基石墨烯薄膜表面存在的缺陷严重制约其防护寿命的瓶颈问题,研究石墨烯缺陷引发电偶腐蚀机制以及有机分子和碳基薄膜在石墨烯表面的生长机制,揭示石墨烯缺陷修复机制及长效腐蚀防护机理。采用化学气相沉积技术,通过控制生长过程参数获得不同层数的石墨烯,研究缺陷在石墨烯上的存在状态以及缺陷诱导和促进电偶腐蚀的机制。采用分子自组装技术将有机分子选择性的吸附在石墨烯的缺陷位置,有机分子通过化学键精准接枝在缺陷处的铜基底上,提高了石墨烯的腐蚀防护性能且不影响其电学性能。采用碳膜覆盖石墨烯缺陷,研究碳膜的生长机制以及与石墨烯的结构关系,揭示碳膜抑制铜基石墨烯缺陷处电偶腐蚀的机理。通过自修复材料新的结构设计,获得了无需外界刺激响应的高效自修复材料,研究了其在自修复过程中的腐蚀防护机理。（1）采用化学气相沉积的方法在铜表面沉积了不同厚度的石墨烯膜层,研究了石墨烯的缺陷程度与其耐蚀性能之间的构效关系。通过拉曼光谱研究石墨烯层数和本征缺陷的内在联系。考察了石墨烯缺陷影响其耐蚀性能的机制,揭示了石墨烯与基底铜之间的电偶腐蚀机理。通过微区电化学评价了不同缺陷石墨烯膜层腐蚀失效行为,结果表明简单的增加石墨烯层数并不能达到长期腐蚀防护的目的,缺陷是导致石墨烯防护失效的主要因素。因此,高质量的石墨烯是获得长效腐蚀防护性能的首选策略。（2）采用分子自组装技术将低表面能物质（十三氟辛基三乙氧基硅烷和全氟辛基硫醇）通过化学键接枝在铜基石墨烯表面缺陷的基底铜表面。该修复技术通过化学吸附来精准修复石墨烯缺陷。显微红外和透射电镜结果表明有机分子化学吸附在缺陷处,而在完整石墨烯表面无物理吸附现象,这种精准修复石墨烯缺陷的方法不会影响石墨烯的结构和电学性能。低表面能修补物质有效降低了腐蚀介质在材料表面的润湿和铺展,有机分子在石墨烯表面呈现出很好的化学稳定性,以及长期防腐蚀能力,暴露在潮湿环境中60天没有出现明显腐蚀。（3）采用物理气相沉积方法在铜基石墨烯表面沉积了纳米厚度的碳膜,通过调控气体流量和沉积时间控制薄膜的厚度。考察了碳膜在石墨烯表面的生长机理,通过透射电镜研究了碳膜与铜基石墨烯之间的结构关系,通过拉曼面扫研究了碳膜与石墨烯的结构及分布。通过电化学、局部阻抗测试考察了膜层的电化学行为,通过表面电势揭示碳膜对石墨烯膜层电学性能的影响机理,研究发现即使碳膜最薄为5.6 nm,也可将膜层的阻抗模量提升一个数量级以上。（4）采用碳纳米管在油和环氧树脂中形成交联网络构筑了具有长效腐蚀防护性能的高效自修复材料（小于2s）,揭示了自修复材料的稳定性和流动性对修复效率和防腐蚀能力的影响机制。系统评价了自修复材料在多种苛刻腐蚀环境中的自修复效率。通过浸泡实验、冲蚀实验、盐雾实验和高低温湿热交变试验研究自修复材料的腐蚀防护机理。采用SVET研究自修复过程中的原位电化学行为,当两次损伤时间间隔超过100s,该高效自修复材料拥有潜在的无限次自修复能力。研究结果为自修复材料设计和修复策略提供了新思路。