美国科罗拉多大学博尔德分校Francois Barthelat课题组--氧化石墨烯薄膜3D结构的塑性成形

由氧化石墨烯（GO）纳米片制成的扁平、膜状材料具有非凡的机械性能，包括刚度高，强度高，重量轻。但是，由于GO本身的脆性，从扁平GO膜形成复杂的非平面结构，是很困难的。在这里，提出了一种简单且低成本的方法，使用纤维素添加剂以塑化真空过滤GO膜。与纯GO膜相比，GO-纤维素膜的杨氏模量降低，但延展性显著提高。使用平整的GO−纤维素膜，成功地压印出几何保真度高、表面光滑、膜无撕裂或其他损伤的半球形帽子。通过与硼砂溶液交联，可以进一步提高压纹3D结构的刚度。此外，用75wt%GO和25wt%纤维素浆料结合硼砂交联制成的半球形帽硬度最高。这项研究扩展了GO膜的应用，并将其优异的特性用于非平面结构。

Figure 1. GO-纤维素半球形帽的构建步骤。

Figure 2. GO-纤维素膜的形貌：（a）75 wt％的GO膜和（b）25 wt％的GO膜的光学图像；（c）GO-纤维素膜在不同GO含量时的密度和厚度；（d-g）100、75、50，和25wt％的GO膜的SEM图；（h）25 wt％GO膜的横截面SEM图像。

Figure 3. 在中心使用压力点对压印的半球形帽进行刚度测试：（a）实验装置示意图，（b-e）不同GO含量时的力-位移曲线；（f）不同GO含量时的硬度和样品高度H。

Figure 4. GO-纤维素半球形帽的硼砂交联：（a）硼砂交联的75 wt％GO帽的光学图像（左侧：压印后交联状态；右侧：压印过程时的交联状态）；（b）硼砂交联的75 wt％GO帽的力-位移曲线；（c）交联后75 wt％GO帽的刚度。

该研究工作由美国科罗拉多大学博尔德分校Francois Barthelat课题组于2020年发表在ACS Nano期刊上。原文：Plastic Forming of Graphene Oxide Membranes into 3D Structures。