石墨烯在中紅外（MIR）調(diào)節(jié)方面具有主動控制、精確調(diào)節(jié)和大調(diào)制深度等優(yōu)點，具有巨大的優(yōu)勢。這種石墨烯薄膜是通過化學氣相沉積（CVD）或還原法制備的，不能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，限制了應用。具有范德華 (vdW) 結(jié)構的石墨烯薄膜可為柔性電極和電子產(chǎn)品提供出色的機械和電氣性能，并可能成為 MIR 監(jiān)管的候選者。然而，目前制備 vdW 石墨烯薄膜的技術需要粘合劑或溶液輔助，導致化學殘留和性能下降。在這里，提出了一種通過簡單的機械粘附制備大面積 vdW 石墨烯薄膜的新策略，無需任何添加劑。通過選擇具有合適斷裂能的載體和襯底，石墨烯納米片可以通過逐層結(jié)構從一種聚合物轉(zhuǎn)移到另一種聚合物。獲得的石墨烯薄膜與那些通過化學氣相沉積相比具有所需的厚度和相當?shù)碾妼剩?2.8 ± 4.6 ohm sq
-1 )。它們具有高致密性，即使離子可逆地嵌入，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學活性和電光調(diào)節(jié)能力，有效抑制90%的熱輻射。該策略可以擴展到在各種聚合物基底上制備高性能 vdW 石墨烯薄膜，并用于可持續(xù)和智能光電應用。
Fig 1. 機械粘附法制備 vdWGRfs。(A) 機械粘合方法示意圖。(i) 石墨烯納米片粘附在丁腈橡膠 (NBR) 載體上并被拖到 PTFE 基板上；(ii) 通過拖動將石墨烯納米片從 NBR 載體轉(zhuǎn)移到 PTFE 基底上；(iii) 去除聚合物載體，石墨烯納米片與聚合物載體分離；(iv) 重復拖動-粘附-分離過程；(v) 石墨烯納米片通過 vdW 力保留在 PTFE 基板上；(vi) vdWGRf 形成。(B) 石墨烯納米片轉(zhuǎn)移過程示意圖。界面 1 和界面 2 分別展示了石墨烯納米片與聚合物載體的界面、石墨烯納米片與基底膜的界面。F 是施加的力。(C) 聚合物載體和石墨烯納米片之間界面的脫粘模擬：石墨烯納米片轉(zhuǎn)移過程的 von Mises 應力狀態(tài)。具有逐層堆疊結(jié)構的 vdWGRf 示意圖：（D）頂視圖和（E）橫截面視圖。
Fig 2. vdWGRfs 的形態(tài)學和電學性能。(A) 分別在 (i) 大 (40 cm * 80 cm)、(ii) 光滑 (Nafion®)、(iii) 多孔 (PTFE) 和 (iv) 彈性 (PDMS) 基板上展示的 vdWGRfs 照片。比例尺分別為 5、1、1 和 1 厘米。(B) 多孔 PTFE 基板上 vdWGRfs 形成的順序掃描電子顯微鏡圖像。比例尺，2 微米。(C) PTFE 基 vdWGRfs 的重量變化和薄層電阻隨制備時間的增加而增加。(D) Ashby 圖通過 CVD 和還原方法比較 vdWGRfs 與先前報道的石墨烯薄膜的薄層電阻。5、20、22、39 - 42 ( E ) 基于 PTFE 的 vdWGRf 在彎曲半徑高達 0.5 mm 時的電阻變化。
Fig 3. 基于 vdWGRf 的電化學裝置的性能。(A) 電壓關閉（左，高熱輻射）和電壓開啟（右，低熱輻射）的器件結(jié)構示意圖。PTFE 基 vdWGRf 注入 EMIMTFSI 離子液體，然后粘附銅膜。(B) 波長為 2–15 μm 的光譜反射率是 0–4 V 施加電壓的函數(shù)。(C) 基于 vdWGRf 的電化學裝置在 26°C 室溫下在 38°C 熱板上的熱圖像。(D) 基于 vdWGRf 的電化學裝置在 0–3.4 V 下的原位 XRD 光譜。(E) XRD 峰位置 (00 n + 1), (00 n + 2) 帶電的基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器。插入表顯示了 vdWGRf 的兩個峰值位置和相應階段相位的比率。(F) 離子嵌入石墨烯層的示意圖。(G) 基于 vdWGRf 的固體電化學裝置的奈奎斯特圖。(H) 基于 vdWGRf 的固體電化學裝置在 0.002 至 0.5 V 掃描速率下的 CV 曲線。
Fig 4. 大面積 vdWGRfs 的 MIR 調(diào)節(jié)和熱偽裝。(A) 第 10 秒 0–4 V 轉(zhuǎn)換下的表觀溫度變化。(B) 300 次循環(huán)中的發(fā)射率調(diào)節(jié)穩(wěn)定性，施加電壓為 -0.5 至 4 V。(C) 基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在第 300 次循環(huán)時的綜合發(fā)射率，范圍為 2–15 μm。基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在 45°C 電爐上 (D) 0 V 和 (E) 4 V 時的熱圖像。(F) 基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在 4 V 時發(fā)出的黑體輻射和輻射功率。(G) vdWGRf 在人體連續(xù) 0-4 V 下的熱偽裝演示。尺寸：30 厘米寬和 40 厘米長。
相關研究工作由香港理工大學Wei Chen課題組于2023年在線發(fā)表在《Infomat》期刊上，原文：Scalable van der Waals graphene films for electro-optical regulation and thermal camouflage。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
