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械性能，包括剛度高，強度高，重量輕。但是，由于GO本身的脆性，從扁平GO膜形成復雜的非平面結構，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，可以進一步提高壓紋3D結構的剛度。此外，用75wt%GO和25wt%纖維素漿料結合硼砂交聯制成的半球形帽硬度最高。這項研究擴展了GO膜的應用，并將其優異的特性用于非平面結構。
Figure 1. GO-纖維素半球形帽的構建步驟。
Figure 2. GO-纖維素膜的形貌：（a）75 wt％的GO膜和（b）25 wt％的GO膜的光學圖像；（c）GO-纖維素膜在不同GO含量時的密度和厚度；（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. 在中心使用壓力點對壓印的半球形帽進行剛度測試：（a）實驗裝置示意圖，（b-e）不同GO含量時的力-位移曲線；（f）不同GO含量時的硬度和樣品高度H。
Figure 4. GO-纖維素半球形帽的硼砂交聯：（a）硼砂交聯的75 wt％GO帽的光學圖像（左側：壓印后交聯狀態；右側：壓印過程時的交聯狀態）；（b）硼砂交聯的75 wt％GO帽的力-位移曲線；（c）交聯后75 wt％GO帽的剛度。
該研究工作由美國科羅拉多大學博爾德分校Francois Barthelat課題組于2020年發表在ACS Nano期刊上。原文：Plastic Forming of Graphene Oxide Membranes into 3D Structures。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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