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陷于薄层膜之间 石墨烯不得自由 我的博士五年回顾之二 精选

已有 6963 次阅读 2016-9-7 09:30 |系统分类:科研笔记| 高分子, 法国, 石墨烯

2011年后开始参加了美国流变和高分子的几个会议。一次在新奥尔良的时候, 遇到了美国工程院院士,明尼苏达大学化工系的 流变学教授C Macosko。他看了会议摘要就直接过来听我的报告。

之后聊天的时候 ,当我提到我们重复不出L Brinson关于万分之一的氧化石墨烯在PMMA的结果的时候, Macosko 几乎跳了起来,"我们也是!",然后他滔滔不绝地开始分析那篇自然纳米技术上的论文细节,哪些实验步骤可能会出错。之后他表示我们两个组未来可以合作一起发一篇论文来仔细验证L Brinson的工作。

会议归来,我向导师汇报,不出我所料,导师对这个事情没啥兴趣,在他看来,这就和我们炒不出别的厨子炒得出的菜一样,而且他觉得这个课题仅仅是眼下热门而已,以后也没有太大的深挖价值。


不久后我正好拿到了 Chateaubriand 博士基金,这是一个法国政府支持美国在读的博士生去法国交流9个月的机会。导师欣喜之余,积极联系了巴黎高科把交流期限延长到了一年,从而变成了一个双博士学位的项目。而我们选择的是巴黎高科里的国立高等工程学院,看重的是那里有一个条件优越的高分子工程PIMM实验室。
导师和我依旧念念不忘当初把石墨烯“平放在”高分子薄膜里的想法,而PIMM恰好有一台可以直接制备多层薄膜的高分子挤出机,原理是熔融态的高分子被切割后重置从而增加层数,当这个步骤通过足够多的重复,就可以得到2000层以上的高分子薄膜,而每一层的厚度可以最小可以控制在40个纳米。于是我们的设想就演变成把厚度低于半个纳米, 而长宽都是微米级的石墨烯限制在这一层薄膜里。于是石墨烯就不得不“平躺”着。

在巴黎高科的法国导师的指导下,我选择了PMMA和PMMA/PS两个体系,前者每层高分子都是同类的,不会有分离的问题。后者属于alternating层的薄膜,虽然有长期放置后分离的弱点,但是电镜之下每一层都可以看得很清楚。

经过几个月的努力,我们欣喜地发现,PMMA/PS确实是一个很好的体系,TEM下1%的石墨烯在40纳米厚的PS层里老老实实地躺着。可惜当超过2%的浓度后,PS薄层就开始被石墨烯给“撑破”了。另外长期放置后PS和PMMA之间层层分离的问题也限制了样品的很多性能。于是半年后我们还是回到了PMMA/PMMA体系,没有层层分离的后顾之忧后,于其中“平躺”的石墨烯大大提高了力学性能。



在巴黎的这一年颇有点博士后游学的感觉,周末不用加班(也没法加班,巴黎高科大门紧锁)。于是乘着欧洲之星穿插于荷兰比利时德国,走遍里昂科隆马德里阿姆斯特丹。。。。。。




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