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石墨烯三明治 我的博士五年回顾之三 精选

已有 7178 次阅读 2016-9-11 11:53 |系统分类:科研笔记| 高分子, 石墨烯, 三明治

在巴黎的一年结识了巴黎高科各校的不少朋友, 高等工程的课题差不多尘埃落定之后, 我便跑去高等理工(ESPCI)朋友的物理实验室参观。

那个实验室是做纳米器件的,当时他们在做一个基于CVD石墨烯的柔性电极。CVD石墨烯(chemical vapor deposition graphene )是将高温下气态的碳原子沉积在铜片表面 形成一层单原子碳膜, 即为CVD石墨烯。 CVD石墨烯虽然比胶带法制得的传统石墨烯多了一些缺陷,但是其易于制得大尺寸的特点, 使其在制备电子器件的研究领域大受欢迎。

这个实验室用的是当时很流行的法子, 把铜片为基底的石墨烯表面spin coating一层高分子薄膜, 然后整个样品置于氯化铁溶液里过夜, 当下层的铜被氯化铁蚀去后, 石墨烯就粘附在透明的高分子薄膜下浮于溶液中, 转移至清水清洗后,最后再转移至目标器件的表面, 将上层的高分子薄膜用有机溶剂清除后, CVD石墨烯就被完整而干净地转移到了器件上了。

当时我目睹了整个实验的步骤后, 脑海中忽然灵光一闪, 当石墨烯附于高分子薄膜之下, 漂浮于清水之时, 如果我再用一个高分子薄膜直接兜底的话, 就可以得到一个“三明治”结构。 这样的高分子薄膜/石墨烯/高分子薄膜 三明治,不是和我在巴黎高等工程忙活了近一年的高分子/石墨烯夹层结构异曲同工吗?

而且这样的石墨烯三明治结构,里面的石墨烯大小,层数都是完全可控的,是一个可以精准研究的体系。比起用多层挤出机来强行制备夹层结构这样的大费周张,石墨烯三明治显然要有研究空间得多。

于是带着这样一个令人激动的想法,我返回美国的大学继续博士的最后一年。

当导师听到我的idea后,第一个反应就是,“我们终于可以把石墨烯三明治这样的结构放在AFM下通压吹泡了,而且石墨烯在里面是完全和高分子纳米薄膜的平面平行的,这不正是我们3年多前最初的那个想法吗?”( 我泪奔中。。。您还惦记着啦。。。)

 之后便是实验室里激情的三个月。制备石墨烯三明治的步骤反复演练改进终于成型:



吹泡更是毫无头绪,我起初只能想到需要用比吹单独高分子纳米薄膜更大的压力,于是就在吹着吹着不知道哪里漏了破了的担心中反复地摸索条件,直到有了一点信心。

后来得到的实验结果因为体系太新有些起初都没法解释,只得通过阅读大量的文献来寻找灵感, 写文章时也因此被导师各种虐得体无完肤。

没想到我这篇个人最得意的工作,在经历了无语的投稿经历之后,居然最后还是发到了高分子上。。。。。。(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386114006867)




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