近期，湖南大學材料科學與工程學院王建鋒教授與江雷院士課題組成員共同在材料領域國際頂級學術(shù)期刊《Advanced Materials》（IF=21.95）發(fā)表題為“Wetting-Induced Climbing for Transferring Interfacially Assembled Large-Area Ultrathin Pristine Graphene Film”的研究論文。
石墨烯具有優(yōu)異的導電、導熱和力學性能，有望組裝成宏觀薄膜材料，并應用于涂層、復合材料、柔性電極、傳感器等領域。隨著溶劑剝離技術(shù)的發(fā)展，石墨已經(jīng)可以直接批量剝落成無缺陷、寡層石墨烯分散液，這為石墨烯的低成本工業(yè)化應用提供了前提。然而，由于干燥過程中的聚集問題，傳統(tǒng)的溶液加工技術(shù)難以將溶劑剝離的石墨烯分散液進一步加工成均勻的薄膜材料。因此需要進一步研究開發(fā)新原理和新技術(shù)，將溶劑剝離的原始石墨烯分散液轉(zhuǎn)換成宏觀薄膜材料。
液體界面為石墨烯薄膜的組裝和轉(zhuǎn)移提供了一個理想平臺。王建鋒教授和江雷院士課題組成員合作發(fā)明了一種氣-水界面組裝/爬膜技術(shù)，實現(xiàn)了溶劑剝離石墨烯透明薄膜的快速、連續(xù)化組裝和轉(zhuǎn)移。將剝離的石墨烯分散液注射到水的表面，2分鐘內(nèi)在水表面形成了154平方厘米的透明石墨烯薄膜，接著將濕的基底插入水中，表面張力差驅(qū)動水表面的石墨烯薄膜以4.3毫米每秒的平均速度自發(fā)攀爬至基底上。
這種氣-水界面組裝/爬膜技術(shù)適用于各種基底，包括塑料膜、金屬箔、布、纖維等，另外，用于親/疏水圖案基底以可制備圖案化石墨烯透明薄膜；而且，這種氣-水界面組裝/爬膜的過程可以連續(xù)化進行，以成卷制備石墨烯透明薄膜；重要的是，這種氣-水界面組裝/爬膜的原理和技術(shù)具有普適性，適用于其他零維、一維和二維納米材料，如二氧化硅納米顆粒、碳納米管、二硫化鉬；有意思的是，這種爬膜過程可以反復交替進行，以制備多功能異質(zhì)疊層薄膜，實現(xiàn)不同納米材料在納米尺度上的有序集成？傊，這種氣-水界面組裝/爬膜技術(shù)可方便、連續(xù)、快速地將各種溶劑剝離的納米材料轉(zhuǎn)換為大面積透明薄膜以及復合薄膜材料。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806742
- 化學所劉國明、巴斯克大學Alejandro J. Muller、都靈理工大學Alberto Fina《Macromolecules》：石墨烯納米紙中生物聚酯不同穩(wěn)定性的晶體 2026-03-18
- 浙江大學高超/劉英軍/許震、清華大學徐志平 Nat. Mater.：室溫制備高性能石墨烯基碳纖維 2025-10-21
- 武漢理工董麗杰教授團隊 Mater. Horiz.: 基于無溶劑石墨烯納米流體的氫鍵置換策略實現(xiàn)可反復熱成型纖維素生物塑料 2025-08-29
- 鄭大申長雨院士/劉春太教授團隊與合作者 Nat. Commun.：節(jié)能聚乙烯復合透明薄膜 2024-04-14
- 中國科大俞書宏院士團隊研制出可降解仿生透明薄膜 2020-08-12
