新型起皱方法将石墨烯从2D带入3D应用领域
伊利诺伊大学香槟分校的研究者们开发出一种独特的石墨烯和石墨3-D一步加工纹理工艺。该工艺使用的是一种商业化的热活化形状记忆聚合物基体,该3-D纹理或“褶皱”增加了材料表面积,为电子和生物材料功能扩展打开了大门。

“本质上说,褶皱石墨烯上的内在张力可以调整石墨烯的光学和电子性质,”SungWoo Nam解释说,他是伊利诺伊大学机械科学和工程专业的一名助理教授。“我们认为褶皱的石墨烯表面能够在电池和超级电容器应用方面提供更多的电极表面积。如果用作涂层,3-D纹理/褶皱纳米形貌可以用作高级涂料领域‘憎一切’(omniphobic)/抗菌表面材料的生产。”
近几年石墨烯一直是研究热点。该物质所具有的几个特性:高载体迁移率、高热导率和优良的化学惰性,集这些优良特性于一身的石墨烯成为未来光电子、机电和生物医学领域的首选材料。
“在该项研究中,我们发明了一种独特的方法可以通过底部基体的热诱导收缩变形控制石墨烯和石墨的褶皱,” Michael Cai Wang解释道,他是该校一名研究生也是刊登在《纳米快报》(Nano Letters)文章的第一作者。“在环境条件下,石墨烯本身就有微小波纹,而我们以定制和可扩展的形式将这些纹理扩大并使其变的可调。”
“该石墨烯和石墨纹理工艺更简单,扩展性和空间选择性更好,该工艺拓展了形状记忆热塑性塑料的热诱导变形的开发,”Nam补充说,他们团队为这一新型方法申请了专利。“聚合物基体本身的热塑性特征可以让褶皱的石墨烯形态在褶皱工艺相同温度条件下再次变平。”
“得益于这一方法低廉的成本和简便性,我们相信这将为生产石墨烯纳米级形貌和其它2-D和薄膜材料提供新途径。”
研究者们也正研究纹理石墨烯表面在3-D传感器领域的应用。
“增加的表面积可以安装更敏感和与生物系统交互关系更密切传感器,引领高敏感设备的生产,”Nam说。
新材料在线编译整理——翻译:刘磊
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