本文報道了一種冷卻收縮的方法，可以從基片上分離大面積(橫向尺寸高達4.2 cm)氧化石墨烯(GO)組裝膜(納米級厚度)。在3000℃下對這種獨立的宏觀尺度薄膜進行熱處理，可以得到高度結晶的宏觀組裝石墨烯納米薄膜(nMAGs)，厚度為16 48 nm。這些nMAGs抗拉強度的5.5 - 11.3的GPa (3μm計量長度),1.8 - 2.1 m 1MS m
-1的導電性, 熱導率2027-2820 W m
-1 K
-1,和載流子弛豫時間23 ps。作為一個演示應用程序, 一個nMAG聲波控制器在1w cm
−2下，聲壓級為89 dB，響應時間為30 μs。nMAG制備的太赫茲超表面對0.159 W mm
-2的光響應為8.2%，可檢測0.01 ppm的葡萄糖。該方法提供了一種直接的方法，從低成本的氧化石墨烯薄片形成高度結晶的石墨烯納米膜。
圖1 nMAGs的準備。a)準備獨立nMAG的過程。b)在AAO襯底存在的情況下，60°C下HI (aq)蒸汽在(隨后的)rGO納米膜的兩個表面上的不均勻空間脫氧效果(步驟I)。
圖2 (a) SEM圖像顯示了nMAG的表面(上)，橫斷面TEM圖像顯示了nMAG中的堆疊層(48 nm，下)。(b) GO (O/C 0.476)、rGO (O/C 0.149)和nMAG (O/C 0)的XPS。(c)氧化石墨烯、rGO和nMAG的拉曼光譜; (d)堆疊氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和nMAG薄膜 (46層，每層厚度48 nm)的廣角x射線散射(透射模式)譜。(e) nMAG表面的STM圖像。(f) nMAG的斷面TEM圖像和對應的FFT模式(插圖)。(g) nMAG(厚度，16 nm)的TEM圖像和相應選擇區域的電子衍射圖(插圖為SAED)(h)硅片上nMAG(厚度48 nm)的2D同步加速器GI-WAXS模式 (i,j) 16 nm和48 nm厚度的nMAGs的AFM圖像
圖3 (a)基于推拉式微器件的nMAGs原位掃描電鏡拉伸測試裝置，由定量納米壓頭驅動。(b)位移速率恒定為10 nm s的單軸拉伸下16 nm nMAG的載荷位移曲線。(c)不同厚度nMAGs的強度和應變。(d)微褶皺HRTEM和SEM圖像。(e)破碎的48nm nMAG的SEM圖像， (f)在48 nm nMAG中提取的石墨烯薄片的SEM圖像。(i)不同手性角度的平面石墨烯納米帶(GNR)和折疊石墨烯納米帶(fGNR)模型。(j)手性角為0(扶手邊)時GNR和fGNR的應力應變曲線。(k)可變手性角fGNR的屈服應變和應力。
圖4 (a)自熱法測定nMAGs和TGF (10 μm)熱導率和電子導率的厚度依賴性(b) nMAG (24 nm)和TGF的霍爾效應電子遷移率。(c) TGF/BaF2、nMAG/BaF
2與石墨(功率密度1.5 mW mm
2;泵浦波長: (d) nmagc基熱聲器件的原理圖表示(e) nMAG的聲壓級(1 × 1 cm
-2，厚度24 nm)在5 cm距離處記錄 (f)觸發信號與聲信號在1 cm距離(頻率，10-50 kHz)處的瞬態響應(g) nMAG/SiO
2太赫茲傳感器示意圖。(h) nMAG (24 nm)超材料在不同葡萄糖濃度下的反射率曲線。(i) nMAG (24 nm)超材料在不同激光(532 nm)功率密度下的反射率曲線。
相關科研成果由浙江大學Chao Gao和香港城市大學Yang Lu等人于2021年發表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202104195）上。原文：Multifunctional Macroassembled Graphene Nanofilms with High Crystallinity。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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