石墨

清华大学张莹莹无缝石墨烯密封包装作为二维

发布时间:2023/4/22 14:49:31   
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本文要点:

一种简易的石墨烯密封包装纸(GSW),可用于覆盖目标物质,作为有效且可移动的密封层。

成果简介

新兴的二维(2D)材料因其独特的性能和广泛的应用而引起了广泛的研究兴趣。但是,典型2D材料(例如黑磷(BP))的不稳定性对其实际应用造成了限制。开发有效的密封材料来保护这些不稳定但很有前途的2D材料非常重要。本文清华大学化学系,张莹莹副教授团队在ACSMaterialsLett期刊发表名为“SeamlessGraphene-Seal-WrapasaRemovableProtectiveCoverforTwoDimensionalMaterials”的论文,研究开发了一种基于大面积无晶界石墨烯的高效且可移动的石墨烯密封包装(GSW)。

作为概念的证明,对空气和水分敏感的BP已成功开发了GSW保护。结果表明,即使在高湿度条件下,BP仍可保持稳定长达18天,而裸露的极易被氧化。更重要的是,可以轻松去除石墨烯密封层而不会影响下面的BP表面,使其成为理想的密封膜。该GSW可以迅速提供一种防潮防潮膜,用于处理不稳定的2D材料,从而为其设备制造和实际应用铺平了道路。

图文导读

图1.石墨烯密封包装(GSW)的制造和结构。

(a)显示制造过程的示意图。

(b)铜箔上成对排列的石墨烯畴的光学图像。

(c)拉曼光谱取自石墨烯。

(d)GSW的照片显示出良好的透光率。

图2.使用GSW作为BP的密封包装的密封/开封过程。

图3.在环境条件下BP的氧化。

图4.AFM地形图图像显示了在不同相对湿度(RH)值下有/无石墨烯密封层保护的情况下,BP片材随时间的变化:(a)RH=11.3%,(b)RH=25%,(c)RH=54.4%,和(d)RH=94.7%。

小结

总之,本文开发了一种GSW,它可以轻松用作有效的可移动密封层,以保护不稳定的2D材料。GSW由通过良好控制的CVD工艺和HRT/PMMA层生长的无缝高质量石墨烯薄膜组成。HRT/PMMA层被设计为可移动的支撑层,从而可以转移和操纵石墨烯密封层。以BP为例,说明了GSW的应用和保护效果。系统地比较了裸露的BP和石墨烯密封的BP的演变。

结果表明,裸露的BP在环境条件下24小时之内会迅速降解,而石墨烯保护的BP即使在高湿度条件下也可以保持稳定长达18天。更重要的是,可以使用HRT轻松去除石墨烯密封层,从而留下未受污染的底层基材。已经证明,使用GSW进行的密封/开封过程可以重复几次,从而简化了不稳定材料的操作。可以预见,GSW基于其便捷的用法和出色的保护效率,可以极大地促进与不稳定2D材料相关的过程,从而帮助其存储,操纵,异质结构构造和设备制造。

参考文献:SeamlessGraphene-Seal-WrapasaRemovableProtectiveCoverforTwoDimensionalMaterials



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