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《科學報告》刊發我院在二維納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。

研究人員在本工作中,利用多層二維納米材料與摩擦之間的潛在聯系——無規分形,提出並設計了適應多種二維層狀材料粉末的普適鏡面摩擦工藝步驟,從而以成本低廉的商業二維層狀材料的粉末(含數千層原子層)爲原材料,在室溫下采用軟接觸摩擦技術成功實現了在聚合物基底上“直接”制備多種多層二維納米材料(僅含幾層原子層)的目標,包括多層石墨烯、多層六方氮化硼、多層二硫化钼、多層二硫化鎢。該方法不僅具有適應多種多層二維納米材料、可在室溫下操作、快速的工藝流程(10分鍾以內)、原材料成本低廉等優勢,還能避免“轉移”環節帶來的多層二維納米材料與聚合物基底結合性不良的問題,使摩擦制備出的多層二維納米材料/聚合物柔性疊層膜具有良好的表面穩定性。該成果爲多層二維納米材料/聚合物柔性疊層膜的發展提供了一種獨具特色的高效制備技術。

該工作得到了國家自然科學基金(61274115)、教育部博士研究生學術新人獎、華中科技大學博士學位論文創新基金重點支持項目的支持,論文鏈接http://www.nature.com/srep/2013/130918/srep02697/full/srep02697.html 。

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