了解石墨烯的潤濕性對發展石墨烯基電子/光學設備至關重要。但是，在報道的文獻中，通過靜態接觸角（CA）表征石墨烯的潤濕性，結果不太一致甚至矛盾。對化學氣相沉積的多晶石墨烯的潤濕性進行系統表征后，發現銅基底上的多晶石墨烯（Cu-Gr）的潤濕性隨石墨烯的晶粒面積顯著變化。石墨烯晶粒面積從0.47 μm2增加到22.16 μm2，多晶石墨烯表面的靜態CA從47.9°增加到68.8°，而磁滯CA從45.9降低到32.7。為了進一步驗證石墨烯晶界（GB）對其潤濕性和控制液滴動力學的影響，對Cu-Gr表面實施了水蒸氣冷凝實驗。研究結果表明，石墨烯晶粒尺寸越大（單位面積有更小的石墨烯GBs），液滴脫離頻率越高，導致珠狀凝結（DWC）傳熱速率提高45％。這項研究成功量化了石墨烯晶粒對CA的作用，并揭示通過改變石墨烯的晶粒尺寸，可以有效功能化石墨烯表面潤濕性和DWC性能。
Figure 1. Cu-Gr表面不同石墨烯晶粒度的場發射掃描電子顯微鏡圖像。（a-h）呈現了不同樣品的Cu晶粒度。（d-j）不同樣品的石墨烯粒度分布。
Figure 2. （a-c，g-h）石墨烯晶粒面積分布，和（d-f，i-j）（T1-T5）相應襯底晶粒面積的分布。
Figure 3.（a）T1-T5樣品表面的靜態CA和（b）動態CA。（c）磁滯CA與石墨烯平均晶粒面積的關系，以及（d）磁滯CA與平均襯底晶粒面積的關系。
Figure 4. （a-f）Cu-Gr表面上液滴形核的典型ESEM圖形。腔室壓力為4托，冷板設置為0.1℃。
相關研究工作由美國南卡羅來納大學Chen Li課題組于2020年發表在Carbon期刊上。原文：Grain size effects on the wettability of as-grown graphene and dropwise condensation。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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