由于石墨烯三维网络具有巨大的比表面积和独特的光电特性,基于石墨烯的材料已被用于各种传感设备的构造。俞书宏教授团队[38]制备了RGO/聚氨酯(PU)海绵传感器,其电阻变化依赖于在压缩变形过程中导电纳米纤维之间接触程度的改变。测试表明,该压力传感器可以检测低至9Pa的压力,当压力到达45Pa时能够提供清晰的输出信号,具有非常高的灵敏性,并且可以在1万次循环测试中输出可重复的信号。基于RGO/PU海绵压力传感器具有高灵敏度、长循环寿命和可大规模制造的特点,使其有希望成为制造低成本人造皮肤的理想选择。石墨烯导电与电池活性材料共混后,能够有效降低极片电阻率和提高电池的循环性能。无污染氧化石墨烯导热膜
涂膜法是一种操作简单、效率相对较高的制备方法,常见的涂膜法可分为喷涂法和旋涂法两种。3〇^0山6[46]等人将00悬浮液喷涂在预热后的51/3丨02基材上,待溶剂完全蒸发后得到石墨烯薄膜。在喷涂过程中,可通过调节喷雾持续时间和分散液浓度来精确地控制GO片的厚度及密度,进一步还原后所得到的石墨烯薄膜可作为P型半导体,并表现出良好的场效应响应。除了普遍使用的喷涂法之外,Lian[47]等人将电喷雾沉积法与卷对卷工艺相结合,经过机械压实和2200°C高温处理后得到***石墨烯薄膜,热导率比较高可达1434Wnr1K-1,并且可实现大面积生产。Bao[4]等人将GO分散液沉积在强氧化剂处理过的玻璃基材表面,并使基材分别以500rpm、800rpm和1600rpm的速度旋转30s,***在100°C烘箱中干燥得到超薄石墨烯薄膜,其电阻可降低至1〇2?l〇3nnr2范围之间,透光率高达80%,在透明导体方向有着良好的应用前景。 上海氧化石墨烯销售厂利用氧化石墨制备的石墨烯导热膜,导热系数高。
真空抽滤法是一种制备石墨烯薄膜的**常见方法。由于氧化石墨烯的片层含有大量羧基、羰基等亲水性含氧官能团,并且片层间具有静电相互作用不容易团聚,因此在不借助分散剂的情况下也能在水溶液中分散均匀,从而形成稳定的分散液,非常有利于真空抽滤过程中片层的紧密排列[43,44]。Liu[45】等人采用真空抽滤法制备了具有有序排列结构和高密度的GO/PDA复合膜。在GO/PDA复合膜中,GO的含氧官能团与PDA的胺基之间存在氢键相互作用,并且PDA对GO具有还原的作用。在经过3000°C高温处理之后,PDA被转化为具有***石墨晶体结构的CPDA纳米颗粒(CPDANPs),对石墨烯片层起到了增强的作用,从而使复合膜的拉伸强度、电导率和热导率
石墨是由大量碳原子组成的六角环形网状结构的多层叠合体,因层问结合能只有5.4kJ/tool,故在一定的外力作用下易被剥离,而剥离出的石墨单层结构即为石墨烯。20世纪3O年代,Landau和Peierls等ll提出二维晶体是热力学不稳定的,在常温常压下易分解。因此,传统理论认为石墨烯只是一个理论结构,实际中无法单独存在。直到2004年,英国科学家Geim等打破了“二维晶体无法在非***零度稳定存在”的认知,采用微机械剥离法在高定向热解石墨(HoPG)上反复剥离,**终成功制备并观察到单层石墨烯。石墨烯导热性能优异,可制备导热复合材料、散热涂料等。
氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物,其颜色为棕黄色,市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后,其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物,氧化石墨烯是单一的原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此,其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质,因为其在水中具有优越的分散性,但是,相关实验结果显示,氧化石墨烯实际上具有两亲性,从石墨烯薄片边缘到**呈现亲水至疏水的性质分布。因此,氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面,并降低界面间的能量。其亲水性被***认知。氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。无污染氧化石墨烯导热膜
石墨烯防腐浆料中分散有少层石墨烯,且具有较高的稳定性。无污染氧化石墨烯导热膜
近年来,石墨烯薄膜因其高电导率和轻巧柔钿的特性而受到越来越多的关注。石高全教授课题组[51]通过蒸发诱导自组装法对引入少量纤维素纳米晶体(CNC)的氧化石墨分散液进行干燥处理,然后使氢碘酸对得到的薄膜化学还原,其中,CNC能够诱导石墨烯片上形成皱纹,使其机械性能得到了进一步增强。测试结果表明,这种薄膜具有拉伸强度比较高可达800MPa,且断裂伸长率、初性和电导率分别达到6.22±0.19%、15.6412.20MJm_3、1105±17Scm-1,远远髙于其他文献中报道的性能。Cher^M等人通过在单层石墨烯上沉积金膜制备了GO/Au复合电极,在沉积金膜的厚度为7nm时,复合膜在520nm波长处具有24.6Qm_2的**电阻和74.6%的高透射率。为了更直观地分析其电学性能,Chen等人组装了基于GO/Au复合电极的超级电容器,测试发现,与基于单层石墨烯的超级电容器相比,其电容提高了17倍,并且表现出良好的机械稳定性,证明了石墨烯复合膜在柔性电子领域具有巨大的应潜力。无污染氧化石墨烯导热膜
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