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《科学报告》刊发我院在二维纳米材料方面的研究成果

作者: 时间:2015-10-21 点击数:

自然(Nature)出版集团旗下期刊《科学报告》(Scientific Reports)近日刊发了我院在二维纳米材料方面的最新研究成果“在柔性聚合物基底上室温摩擦直接制备多层二维纳米材料研究 Room temperature rubbing for few-layer two-dimensional thin flakes directly on flexible polymer substrates”(Scientific Reports, 3: 2697, 2013)。该论文由博士生喻研等在姜胜林教授等的指导下完成。

近年来,以聚合物为基底、多层(few-layer)二维纳米材料(仅含几层原子层)为表面功能层的二维纳米材料/聚合物柔性叠层膜能够实现二维纳米材料的光、电、热等功能与机械柔韧性的良好结合,从而在柔性光电子学、柔性能源材料与器件、生命科学等领域具有广泛的应用前景。 然而,目前制备多层二维纳米材料/聚合物柔性叠层膜的常见方法一般包含两个主要环节:第一,在某种固体模板上或者某种液体介质内制备出多层二维纳米材料;第二,将这些多层二维纳米材料“转移”到聚合物基底上。目前,世界上仅有少量将多层二维纳米材料“直接”制备(无需“转移”环节)在聚合物基底上的报道,并且,由于化学反应的要求和原材料的限制等因素,这些报道所描述的方法仅仅适合石墨烯,而不能拓展应用于其它多层二维纳米材料,如多层六方氮化硼、多层二硫化钼、多层二硫化钨等。

研究人员在本工作中,利用多层二维纳米材料与摩擦之间的潜在联系——无规分形,提出并设计了适应多种二维层状材料粉末的普适镜面摩擦工艺步骤,从而以成本低廉的商业二维层状材料的粉末(含数千层原子层)为原材料,在室温下采用软接触摩擦技术成功实现了在聚合物基底上“直接”制备多种多层二维纳米材料(仅含几层原子层)的目标,包括多层石墨烯、多层六方氮化硼、多层二硫化钼、多层二硫化钨。该方法不仅具有适应多种多层二维纳米材料、可在室温下操作、快速的工艺流程(10分钟以内)、原材料成本低廉等优势,还能避免“转移”环节带来的多层二维纳米材料与聚合物基底结合性不良的问题,使摩擦制备出的多层二维纳米材料/聚合物柔性叠层膜具有良好的表面稳定性。该成果为多层二维纳米材料/聚合物柔性叠层膜的发展提供了一种独具特色的高效制备技术。

该工作得到了国家自然科学基金(61274115)、教育部博士研究生学术新人奖、华中科技大学博士学位论文创新基金重点支持项目的支持,论文链接http://www.nature.com/srep/2013/130918/srep02697/full/srep02697.html

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