石墨烯在中紅外（MIR）調(diào)節(jié)方面具有主動(dòng)控制、精確調(diào)節(jié)和大調(diào)制深度等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的優(yōu)勢(shì)。這種石墨烯薄膜是通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）或還原法制備的，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，限制了應(yīng)用。具有范德華 (vdW) 結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜可為柔性電極和電子產(chǎn)品提供出色的機(jī)械和電氣性能，并可能成為 MIR 監(jiān)管的候選者。然而，目前制備 vdW 石墨烯薄膜的技術(shù)需要粘合劑或溶液輔助，導(dǎo)致化學(xué)殘留和性能下降。在這里，提出了一種通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械粘附制備大面積 vdW 石墨烯薄膜的新策略，無(wú)需任何添加劑。通過(guò)選擇具有合適斷裂能的載體和襯底，石墨烯納米片可以通過(guò)逐層結(jié)構(gòu)從一種聚合物轉(zhuǎn)移到另一種聚合物。獲得的石墨烯薄膜與那些通過(guò)化學(xué)氣相沉積相比具有所需的厚度和相當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率（92.8 ± 4.6 ohm sq
-1 )。它們具有高致密性，即使離子可逆地嵌入，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)活性和電光調(diào)節(jié)能力，有效抑制90%的熱輻射。該策略可以擴(kuò)展到在各種聚合物基底上制備高性能 vdW 石墨烯薄膜，并用于可持續(xù)和智能光電應(yīng)用。
Fig 1. 機(jī)械粘附法制備 vdWGRfs。(A) 機(jī)械粘合方法示意圖。(i) 石墨烯納米片粘附在丁腈橡膠 (NBR) 載體上并被拖到 PTFE 基板上；(ii) 通過(guò)拖動(dòng)將石墨烯納米片從 NBR 載體轉(zhuǎn)移到 PTFE 基底上；(iii) 去除聚合物載體，石墨烯納米片與聚合物載體分離；(iv) 重復(fù)拖動(dòng)-粘附-分離過(guò)程；(v) 石墨烯納米片通過(guò) vdW 力保留在 PTFE 基板上；(vi) vdWGRf 形成。(B) 石墨烯納米片轉(zhuǎn)移過(guò)程示意圖。界面 1 和界面 2 分別展示了石墨烯納米片與聚合物載體的界面、石墨烯納米片與基底膜的界面。F 是施加的力。(C) 聚合物載體和石墨烯納米片之間界面的脫粘模擬：石墨烯納米片轉(zhuǎn)移過(guò)程的 von Mises 應(yīng)力狀態(tài)。具有逐層堆疊結(jié)構(gòu)的 vdWGRf 示意圖：（D）頂視圖和（E）橫截面視圖。
Fig 2. vdWGRfs 的形態(tài)學(xué)和電學(xué)性能。(A) 分別在 (i) 大 (40 cm * 80 cm)、(ii) 光滑 (Nafion®)、(iii) 多孔 (PTFE) 和 (iv) 彈性 (PDMS) 基板上展示的 vdWGRfs 照片。比例尺分別為 5、1、1 和 1 厘米。(B) 多孔 PTFE 基板上 vdWGRfs 形成的順序掃描電子顯微鏡圖像。比例尺，2 微米。(C) PTFE 基 vdWGRfs 的重量變化和薄層電阻隨制備時(shí)間的增加而增加。(D) Ashby 圖通過(guò) CVD 和還原方法比較 vdWGRfs 與先前報(bào)道的石墨烯薄膜的薄層電阻。5、20、22、39 - 42 ( E ) 基于 PTFE 的 vdWGRf 在彎曲半徑高達(dá) 0.5 mm 時(shí)的電阻變化。
Fig 3. 基于 vdWGRf 的電化學(xué)裝置的性能。(A) 電壓關(guān)閉（左，高熱輻射）和電壓開(kāi)啟（右，低熱輻射）的器件結(jié)構(gòu)示意圖。PTFE 基 vdWGRf 注入 EMIMTFSI 離子液體，然后粘附銅膜。(B) 波長(zhǎng)為 2–15 μm 的光譜反射率是 0–4 V 施加電壓的函數(shù)。(C) 基于 vdWGRf 的電化學(xué)裝置在 26°C 室溫下在 38°C 熱板上的熱圖像。(D) 基于 vdWGRf 的電化學(xué)裝置在 0–3.4 V 下的原位 XRD 光譜。(E) XRD 峰位置 (00 n + 1), (00 n + 2) 帶電的基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器。插入表顯示了 vdWGRf 的兩個(gè)峰值位置和相應(yīng)階段相位的比率。(F) 離子嵌入石墨烯層的示意圖。(G) 基于 vdWGRf 的固體電化學(xué)裝置的奈奎斯特圖。(H) 基于 vdWGRf 的固體電化學(xué)裝置在 0.002 至 0.5 V 掃描速率下的 CV 曲線(xiàn)。
Fig 4. 大面積 vdWGRfs 的 MIR 調(diào)節(jié)和熱偽裝。(A) 第 10 秒 0–4 V 轉(zhuǎn)換下的表觀(guān)溫度變化。(B) 300 次循環(huán)中的發(fā)射率調(diào)節(jié)穩(wěn)定性，施加電壓為 -0.5 至 4 V。(C) 基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在第 300 次循環(huán)時(shí)的綜合發(fā)射率，范圍為 2–15 μm。基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在 45°C 電爐上 (D) 0 V 和 (E) 4 V 時(shí)的熱圖像。(F) 基于 vdWGRf 的熱調(diào)節(jié)器在 4 V 時(shí)發(fā)出的黑體輻射和輻射功率。(G) vdWGRf 在人體連續(xù) 0-4 V 下的熱偽裝演示。尺寸：30 厘米寬和 40 厘米長(zhǎng)。
相關(guān)研究工作由香港理工大學(xué)Wei Chen課題組于2023年在線(xiàn)發(fā)表在《Infomat》期刊上，原文：Scalable van der Waals graphene films for electro-optical regulation and thermal camouflage。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
