英国国家物理实验室(NPL)量子检测组的研究人员最近公布了一项关于探索外延石墨烯的亲疏水性问题的研究，这种外延石墨烯在将来会更好的被用于调控石墨烯涂层材料，使其在医学、电子技术等许多方面取得更多的应用。与人们对于石墨烯广泛的认知相反，这项研究表明石墨烯材料的疏水性与其厚度有很大关系，单层石墨烯较更厚的多层石墨烯而言，具有更高的亲水性。

图注：石墨烯疏水、亲水性能研究

　　石墨烯是一种二维的碳材料，具有许多潜在的应用，例如用在柔性电子、高效晶体管以及新型传感器等方面。为了进一步加大石墨烯材料在电子领域内的应用，人们需要解决许多难题，主要包括大规模量产以及在不同的环境中仍要保持其独特性质的技术问题等。许多石墨烯基的设备装置都是在湿度为非零的环境下运行。空气湿度能够通过改变石墨烯材料的力学性能和电学性能进而影响这类材料的使用效果。因此，了解关于石墨烯材料水分亲和力的相关知识就变得非常重要了。

　　这项与美国海军研究实验室合作的新研究就讨论了一个备受争议的问题：石墨烯到底属于疏水性材料还是亲水性材料?最常见的假设就是石墨烯材料与许多其他碳基材料一样，都属于疏水性材料。该项目的研究人员已经将其研究成果发表在了美国化学学会的《Nano》(《纳米》)杂志上。该项目研究结果证实这个问题远比人们最开始所认为的要复杂的多。

　　研究人员利用一个配有疏水性探针的化学力显微镜(利用探针和表面的相互作用力对基体进行研究的原子力学显微镜的一个变体)对单层石墨烯和多层石墨烯材料的粘附性及摩擦特性进行了研究。研究结果发现，探针和双层/三层石墨烯之间的粘附力较探针与单层石墨烯之间的粘附力更大，这意味着双层/三层石墨烯更加疏水。这些研究表明石墨烯材料的疏水性程度取决于石墨烯的厚度。

　　研究者们又通过对摩擦力的研究进一步证实了上述结果：疏水区显示较低的摩擦力，这种结果符合一个事实：不同程度的疏水性会影响周围水分子的排列，反过来水分子的排列改变又会影响到探针端部的滑动。

　　这项技术已经由英国国家物理实验室证实可以用于进一步研究石墨烯的润湿行为。尤其是这种技术为区分石墨烯基涂层并对其进行调整，使其适用于某个特殊领域做好了铺垫。例如，厚涂层(双层石墨烯或者层数更多)在疏水方面的应用是非常理想的，如医疗器械和电子元件等;而单层石墨烯涂层材料可用于需要亲水性表面的领域，例如用在建筑行业中的抗雾玻璃和涂层等。

 

责任编辑：田双

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