Nature Communications:通过插层调制增塑法获得具有千兆帕强度的连续结晶石墨烯纸
Nanoyu Nanoyu 2020-05-27

石墨烯具有极高的面内强度,但也具有相当大的面外柔软性。为了利用石墨烯的面内性质,需要高晶序的石墨烯组件,然而,由于其固有的柔软性容易形成混沌褶皱,这对石墨烯组装提出了挑战。

有鉴于此,浙江大学许震研究员,高超教授,西安交通大学刘益伦研究员报道了一种插层调制塑化(Imp)拉伸方法来调节2DGO片材的本征褶皱构象,使其在宏观上具有较高的结晶有序性。从而制备出赫曼数为0.93的连续石墨烯纸。

文章要点

1研究发现,由于溶剂分子的插入,脆性GO层合板转变为塑性状态,应变极限提高了230%以上。在塑性加工状态下,连续拉伸可以使层合板中的随机褶皱变平,可获得0.93 的Hermans参数(F)和1.82 g cm−3的堆积密度。

2通过在线同步加速器X射线散射法和高分辨率透射电子显微镜(TEM),以多尺度揭示了IMP拉伸诱导的结晶。

3晶序的提升减少了应力集中点和电子/声子散射中心,从而使GP具有创纪录的性能,包括1.1 GPa的高强度,62.8 GPa的高刚度,109.11 W m-1K-1的出色的热/电导率和1.09×105 S m-1

4高性能GP可以以米级长度连续生产。得益于高产量,生产的层状复合材料的结构强度足够高,为634 MPa,导电率为3.1×104 S m-1,极具吸引力,从而将石墨烯的用途扩展到了实际应用中。

Li, P., Yang, M., Liu, Y. et al. Continuous crystalline graphene papers with gigapascal strength by intercalation modulated plasticization. Nat Commun 11, 2645 (2020)

DOI:10.1038/s41467-020-16494-0

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16494-0


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