石墨烯納米片（GrNP）的非水性分散體可用于制備不含表面活性劑的薄膜和涂層，但通常涉及具有高沸點和低暴露極限的極性有機溶劑。在這里，本文描述了GrNP在揮發性非質子溶劑如乙酸乙酯（EtOAc）和丙酮中的機械化學剝離和分散，這些溶劑在綠色溶劑選擇指南中排名有利。粉末形式的GrNP在臥式球磨機上用溶劑剝離48小時，然后在中等功率下超聲處理，以產生超過300μg/mL的懸浮液，在室溫下7周內分散穩定性損失最小。單個顆粒的原子力顯微鏡顯示，中值厚度和橫向寬度分別為8-10層和180 nm。GrNP薄膜可以通過傳統的噴槍設備在幾秒鐘的干燥時間內沉積，并作為增強電子設備再現性和性能的層和涂層應用。本文證明了噴涂GrNP作為低成本電化學傳感的接觸層的實用性，提高了批內再現性，并作為金屬散熱器上的保形涂層，提高了散熱率。
圖1.石墨烯納米板（GrNP）粉末可以通過低能球磨剝離，在原始EtOAc或丙酮中形成穩定的分散體，使其能夠以薄膜和保形涂層的形式沉積，并使用傳統的氣噴涂設備快速干燥。
圖2. （A） GrNP分散體在EtOAc中7周的消光光譜；（B） EtOAc中的消光系數（ε
660=212.7 L g
–1 m
–1）。
圖3. 分散在EtOAc中的GrNP的濃度作為超聲處理功率的函數；在超聲處理之前將GrNP研磨48小時。
圖4. （A）GrNP在剝離過程中的拉曼分析。（B，C）D/G而不是D/D′峰比的增加表明，LPE期間GrNP的結構變化主要與顆粒尺寸減小有關。
圖5. （A–C）EtOAc中剝離的單個GrNP的AFM分析。（A） 帶有線條掃描的單個粒子的代表性圖像；（B） 顆粒高度分布（0.35納米倉寬，N=61）；（C） 橫向橫截面的分布（20nm倉寬度；N=58）。（D，E）雙層石墨烯顆粒的TEM圖像和SAED圖案（取自虛線圓圈）。
圖6.Si/SiO
2表面噴涂GrNP薄膜的四點探針分析。
圖7.噴涂GrNP觸點提高了用于電位測定的固態電極的批內再現性。（A） 具有石墨烯接觸層的硝酸鹽傳感電極表現出10mV的電壓擴展（N=8）；（B） 沒有基于GrNP的接觸的電極具有23mV的擴展（N＝8）。
圖8.GrNP涂層散熱器的散熱。（A） 冷卻時安裝在珀耳帖板背面的散熱器的熱成像；（B） 切斷電源后散熱器散熱片的熱衰減。
相關研究成果由普渡大學Alexander Wei等人2023年發表在ACS Applied Nano Materials (https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02996)上。原文：Exfoliation and Spray Deposition of Graphene Nanoplatelets in Ethyl Acetate and Acetone: Implications for Additive Manufacturing of Low-Cost Electrodes and Heat Sinks。
轉自《石墨烯研究》公眾號
