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(jī)械性能，包括剛度高，強(qiáng)度高，重量輕。但是，由于GO本身的脆性，從扁平GO膜形成復(fù)雜的非平面結(jié)構(gòu)，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(lián)，可以進(jìn)一步提高壓紋3D結(jié)構(gòu)的剛度。此外，用75wt%GO和25wt%纖維素漿料結(jié)合硼砂交聯(lián)制成的半球形帽硬度最高。這項(xiàng)研究擴(kuò)展了GO膜的應(yīng)用，并將其優(yōu)異的特性用于非平面結(jié)構(gòu)。
Figure 1. GO-纖維素半球形帽的構(gòu)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(xué)圖像；（c）GO-纖維素膜在不同GO含量時(shí)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(diǎn)對壓印的半球形帽進(jìn)行剛度測試：（a）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，（b-e）不同GO含量時(shí)的力-位移曲線；（f）不同GO含量時(shí)的硬度和樣品高度H。
Figure 4. GO-纖維素半球形帽的硼砂交聯(lián)：（a）硼砂交聯(lián)的75 wt％GO帽的光學(xué)圖像（左側(cè)：壓印后交聯(lián)狀態(tài)；右側(cè)：壓印過程時(shí)的交聯(lián)狀態(tài)）；（b）硼砂交聯(lián)的75 wt％GO帽的力-位移曲線；（c）交聯(lián)后75 wt％GO帽的剛度。
該研究工作由美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校Francois Barthelat課題組于2020年發(fā)表在ACS Nano期刊上。原文：Plastic Forming of Graphene Oxide Membranes into 3D Structures。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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