研究發現石墨烯的潤濕性和粘附性均可調

材料牛注：通過調控石墨烯表面的電子密度，石墨烯的潤濕性和粘附性會發生變化，石墨烯傳感器的發展面臨著新的機遇。

伊利諾伊大學香檳分校的研究人員證實了經摻雜的石墨烯，其潤濕性和粘附性可調，該研究為先進涂層材料和傳感器的發展創造了新機遇。伊利諾伊大學機械科學與工程系的副教授SungWoo Nam說：“我們的研究首次證明了不同摻雜程度的石墨烯載流子密度不同，進而影響石墨烯的潤濕性和粘附性。這種摻雜導致潤濕性可調節的現象是石墨烯以及一些相似二維材料的所特有的。”

石墨烯具有光學透明性、優越的電學和機械性，會為表面涂層和電潤濕顯示領域帶來一場徹底的變革。若無外界的影響，材料的潤濕性（和水作用）是恒定不變的，分為親水和疏水。顯然，根據特定用途來選擇親水或是疏水材料是必須的。例如，在恒定外加電流的作用下，電潤濕顯示器材料的親水特征會得到加強。

研究生Ali Ashraf在Nano Letters上發表了題為“摻雜石墨烯的潤濕性和粘附性具有可調節性”的論文，他說：“與傳統的塊體材料相比，石墨烯的特別之處在于：調節它的電子密度，就可以改變其表面潤濕性。我們的研究團隊已經發現，當石墨烯作為疏水材料使用時（由于其表面有附著污染物），其疏水性隨著電子密度的改變而變化。”

他又補充說道：“我們的研究最先表明，當石墨烯次表層的帶電聚合物和金屬（也稱摻雜）改變石墨烯的電子密度時，石墨烯會發生親疏水性能間的變換。這項發現解釋了之前尚且不明了的量子級別的電荷轉移和石墨烯宏觀表面潤濕性能之間的聯系。這項偉大的發現為可調表面涂層和無外加電流的電潤濕顯示器的發展帶來了新的機遇，將為節省能源做出重大貢獻。”

Nam 說道：“另外，我們還研究了與其息息相關的表面粘附性。我們觀察到石墨烯電子濃度的改變會導致粘附性發生變化，這種特性決定了石墨烯是如何和其他親水或是疏水分子相互作用的，并對石墨烯基的化學藥品和生物傳感器起著至關重要的作用。我們的研究暗示著石墨烯傳感器的自清潔和再利用是可行的。通過檢測發現，石墨烯傳感器最先和疏水分子相互作用，之后可以通過調控電子密度加強其親水性能，從而使石墨烯和疏水分子分離（即自清潔）。”

原文參考地址：University of Illinois researchers demonstrate tunable wetting and adhesion of graphene

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