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美國科羅拉多大學博爾德分校Francois Barthelat課題組--氧化石墨烯薄膜3D結構的塑性成形
       由氧化石墨烯(GO)納米片制成的扁平、膜狀材料具有非凡的機械性能,包括剛度高,強度高,重量輕。但是,由于GO本身的脆性,從扁平GO膜形成復雜的非平面結構,是很困難的。在這里,提出了一種簡單且低成本的方法,使用纖維素添加劑以塑化真空過濾GO膜。與純GO膜相比,GO-纖維素膜的楊氏模量降低,但延展性顯著提高。使用平整的GO−纖維素膜,成功地壓印出幾何保真度高、表面光滑、膜無撕裂或其他損傷的半球形帽子。通過與硼砂溶液交聯,可以進一步提高壓紋3D結構的剛度。此外,用75wt%GO和25wt%纖維素漿料結合硼砂交聯制成的半球形帽硬度最高。這項研究擴展了GO膜的應用,并將其優異的特性用于非平面結構。
 
  
Figure 1. GO-纖維素半球形帽的構建步驟。
 
 
Figure 2. GO-纖維素膜的形貌:(a)75 wt%的GO膜和(b)25 wt%的GO膜的光學圖像;(c)GO-纖維素膜在不同GO含量時的密度和厚度;(d-g)100、75、50,和25wt%的GO膜的SEM圖;(h)25 wt%GO膜的橫截面SEM圖像。
 
 
Figure 3. 在中心使用壓力點對壓印的半球形帽進行剛度測試:(a)實驗裝置示意圖,(b-e)不同GO含量時的力-位移曲線;(f)不同GO含量時的硬度和樣品高度H。
 
  
Figure 4. GO-纖維素半球形帽的硼砂交聯:(a)硼砂交聯的75 wt%GO帽的光學圖像(左側:壓印后交聯狀態;右側:壓印過程時的交聯狀態);(b)硼砂交聯的75 wt%GO帽的力-位移曲線;(c)交聯后75 wt%GO帽的剛度。
 
      該研究工作由美國科羅拉多大學博爾德分校Francois Barthelat課題組于2020年發表在ACS Nano期刊上。原文:Plastic Forming of Graphene Oxide Membranes into 3D Structures。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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