日前，隨著時(shí)代的發(fā)展，電子設(shè)備在人們生活中所占比重大幅度增大，人們對(duì)于電子設(shè)備的要求也越來(lái)越多樣化。小型化，可穿戴成為目前電子設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。如何得到一種長(zhǎng)時(shí)間下可反復(fù)折疊且不影響性能的材料十分重要。石墨烯作為具前景的一種電子材料，幾乎具備了人們對(duì)于柔性器件材料的所有要求。但是由于目前傳統(tǒng)構(gòu)建方法的限制，其構(gòu)筑器件還無(wú)法達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的要求。因此，發(fā)展一種新的構(gòu)筑石墨烯器件的方法是實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化的一個(gè)重要問(wèn)題。
大自然是為精妙的工程師，它構(gòu)筑的生命體結(jié)構(gòu)可以為我們提供很多靈感。在眾多可用于仿生的結(jié)構(gòu)中，珍珠母由于其奇特的結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為是仿生學(xué)里的黃金。以珍珠母結(jié)構(gòu)為靈感設(shè)計(jì)的石墨烯納米復(fù)合材料由于其在力學(xué)以及電學(xué)方面的優(yōu)異性能在過(guò)去一段時(shí)間里得到了很大的發(fā)展。
近期，北京航空航天大學(xué)仿生智能界面科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程群峰（通訊作者）、江雷、萬(wàn)思杰、彭景淞（后兩位為研究生）等人在Adv. Mater.上發(fā)表了有關(guān)于此類(lèi)材料研究進(jìn)展的綜述，介紹了此類(lèi)材料的合成方法，如何利用不同的成鍵方式對(duì)材料性能進(jìn)行調(diào)控，材料之間協(xié)同效應(yīng)對(duì)于材料性能的影響等，后對(duì)此類(lèi)材料的應(yīng)用做了介紹并對(duì)材料未來(lái)發(fā)展做了展望。
Part 1 石墨烯納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)策略
石墨烯納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)策略即參考珍珠母的結(jié)構(gòu)，選擇不同物質(zhì)與石墨烯進(jìn)行作用，通過(guò)調(diào)控不同物質(zhì)與石墨烯之間的相互作用得到具有不同性能的材料。
Part 2 合成方式以及優(yōu)缺點(diǎn)
本圖從A至F分別是層層組裝，過(guò)濾，蒸發(fā)法，電化學(xué)沉積，水凝膠鑄造法，冷凍塑形法。
此表為各類(lèi)合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
Part 3 主要鍵連方式以及與其他材料的協(xié)同效應(yīng)
主要鍵連方式為共價(jià)鍵作用，氫鍵作用，靜電相互作用，π–π相互作用。通過(guò)調(diào)控材料之間的相互作用以及材料之間一定的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)自組裝。
圖中為一些石墨烯納米復(fù)合材料自組裝的圖示，由A至G分別為 (A) 氫鍵和共價(jià)相互作用; (B) 氫鍵和靜電作用; (C) 靜電相互作用和共價(jià)鍵; (D) 與一維納米纖維的協(xié)同作用; (E) 與二維材料二硫化鉬的協(xié)同作用; (F) 與二維材料高嶺石之間協(xié)同作用; (G) 與碳納米管的協(xié)同效應(yīng)以及共價(jià)相互作用。
根據(jù)對(duì)材料性能的要求，選擇不同的材料進(jìn)行自組裝。例如對(duì)于力學(xué)性能要求比較高的材料，即要求材料之間的作用力較強(qiáng)，材料中具有一定支撐以及柔性組件。
Part 4 應(yīng)用
此類(lèi)材料應(yīng)用集中在有機(jī)光伏器件，有機(jī)晶體管，執(zhí)行器，納米發(fā)電機(jī)，電容器方面。
后，作者前瞻性地預(yù)測(cè)了在五到十年間此類(lèi)材料的變革，主要趨勢(shì)有：材料在航空航天方面的應(yīng)用；材料電學(xué)以及抗疲勞性能的發(fā)展；組裝材料新技術(shù)的出現(xiàn)。
一句話總結(jié)：柔性可穿戴性器件是目前器件發(fā)展的趨勢(shì)，新器件的商業(yè)化離不開(kāi)材料性能的保證。以珍珠母為靈感設(shè)計(jì)的石墨烯復(fù)合材料具有很大的潛力。根據(jù)所需材料性能的不同，我們可以采用一定的方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到商業(yè)化要求。
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