Adv. Mater. 北京理工大学：多功能油灰状氧化石墨烯材料

【引语】

2016年10月5日，Adv. Mater. 网站在线发表了题为“Versatile graphene oxide putty-like material ”的文章。该文章的第一作者是来自北京理工大学的Yue Jiang，通讯作者是北京理工大学的曲良体教授。在这篇通讯（Communication）文章中，研究人员报道了多功能油灰状石墨烯材料的制备与加工的研究成果。

【成果简介】

石墨烯是碳原子按照蜂巢结构排列形成的具有单原子厚度的二维层状材料，具有优异的热、力、光和电学性能。石墨烯氧化物（GO）是一种具有表面含氧官能团的二维大分子材料，可以作为制备石墨烯的前驱体和功能材料。因为和石墨烯具有相似的内在结构，有望利用GO实现石墨烯的增材制造和大规模石墨烯基先进材料的制备。然而，简单易行的获得GO结构和实现GO的简单组装仍然具有挑战性。在许多实际应用中，人们需要对石墨烯基材料进行灵活的宏观和微观调控。目前，通常采用的是光刻、软印刷、直写和3D打印等技术，这些复杂、昂贵的加工方法限制了石墨烯基材料的发展。

本文作者使用苯胺对GO分散液的性能进行调控，通过这种简单、经济的方法获得了油灰状氧化石墨烯材料（GOP）。GOP具有优异的可加工性能，容易被设计加工成各种宏观和微观结构。这种材料不仅可以作为3D打印的原材料，还可以在不同基底上制成图案化结构，比如在柔性基底PET上制备出大面积的微超级电容器阵列。这种具有优异加工性能的GOP材料有望在石墨烯加工制造领域得到应用。

【图文导读】

图1：GOP的表征及形成过程示意图。

(a) GOP形成过程实物图；

(b) 不同大小的GOP球；

(c) 刀片切开后GOP球的横截面；

(d-f) 不同放大倍数下GOP球的SEM图；

(g) GOP球形成过程示意图。

图2：使用不同方法加工GOP。

(a) GOP材质的大象；

(b) GOP材质的马；

(c-d) 用家用面条机量产的GOP膜和GOP“面条”（插图为最终产品的照片）；

(e) 3D打印制备GOP框架的示意图；

(f) 根据(e)得到的GOP框架照片。

图3：交指型电极图案制备过程示意图及实物图。

(a-d) GOP材料交指型电极图案制备过程示意图；

(e) PET基底上的交指型电极阵列；

(f) 弯曲条件下的交指型电极阵列。

图4：使用激光直写加工获得GOP图案。

(a) 使用激光加工GOP材料的示意图；

(b) 激光直写的照片；

(c) 激光直写加工的图案，比如北京理工大学的缩写BIT、同心圆、@和雪花。

图5：rGOP超级电容器的电学性质测试。

(a) GOP和还原后rGOP的EDX谱图；

(b) 超级电容器的CV测试结构，扫描速率20-500mV·s^-1（插图为测试器件）；

(c) 不同电流密度下，超级电容器的恒电流充电放电曲线；

(d) 1000次充电/放电后，超级电容器的容量保持率。

【小结】

本文使用了一种简单、经济、可以量产的方法制备出具有优异可加工性能的GOP材料。GOP可以很据不同的需要，使用不同的加工方法（铸造、3D打印、激光直写）制备成各种形状。还可以通过调整GOP中的官能团得到不同的复合材料，加工出大面积的器件阵列。更重要的是，GOP提供了一种材料平台，可以用于加工出不同尺度下特定结构石墨烯。GOP有望在石墨烯加工领域得到广泛应用。

文献链接：Versatile graphene oxide putty-like material  (Adv. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adma. 201603284)

本文由材料人编辑部纳米组王晓丰供稿，材料牛编辑整理。

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