在這項工作中，首次使用水溶性基質(zhì)來制備柔性膜狀復(fù)合材料，以提高其環(huán)境友好性并簡化加工過程。改性石墨烯（GR）片材分布在聚乙烯醇（PVA）溶液中，以實現(xiàn)靈活的GR/PVA復(fù)合材料。隨著石墨烯含量的增加，最終在PVA基質(zhì)之間形成了相互連接的石墨烯網(wǎng)絡(luò)，并且所得的復(fù)合材料呈現(xiàn)出類似導(dǎo)體的行為。有趣的是，在具有20 wt％石墨烯的復(fù)合材料中獲得了類似Drude的負介電常數(shù)，這歸因于等離子體振蕩。同時，由于石墨烯的中等電子密度，負介電常數(shù)的絕對值降低了幾個數(shù)量級。已經(jīng)證明負介電常數(shù)取決于感應(yīng)特性。這項工作提供了一種基于水溶性基質(zhì)的新穎而通用的方法來制備柔性膜狀超復(fù)合材料，該復(fù)合材料可用于可穿戴隱身衣、薄膜電容器以及柔性和可拉伸設(shè)備中。
Figure 1. a）改性石墨烯和b）柔性GR/PVA膜狀復(fù)合材料的合成示意圖。
Figure 2. GR/PVA膜狀復(fù)合材料的a）XRD圖譜和b）拉曼光譜。
Figure 3. 石墨烯質(zhì)量比不同的GR/PVA膜狀復(fù)合材料的電性能。a）交流電導(dǎo)率譜圖和b）導(dǎo)電率對石墨烯含量的依賴性。
Figure 4. 不同質(zhì)量比石墨烯（0–26 wt％）的GR/PVA膜狀復(fù)合材料的介電常數(shù)譜。a,b）正介電常數(shù)譜和負介電常數(shù)譜。b）中的綠線為根據(jù)Drude模型擬合的結(jié)果。
Figure 5. GR/PVA膜狀復(fù)合材料的SEM圖像。a–d）分別具有6、14、20和22 wt％石墨烯的復(fù)合材料的SEM圖像。（a）插圖是膜狀復(fù)合材料的橫截面微觀結(jié)構(gòu)。（b）插圖是純石墨烯的SEM圖像。（d）插圖是膜狀超復(fù)合材料的照片。
相關(guān)研究成果于2020年由上海海事大學(xué)Runhua Fan課題組、山東大學(xué)Zhongyang Wang課題組和田納西大學(xué)Zhanhu Guo課題組，發(fā)表在Macromol. Mater. Eng.（DOI: 10.1002/mame.201900709）上。原文：Hydrosoluble Graphene/Polyvinyl Alcohol Membranous Composites with Negative Permittivity Behavior。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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