研究发现石墨烯的润湿性和粘附性均可调

材料牛注：通过调控石墨烯表面的电子密度，石墨烯的润湿性和粘附性会发生变化，石墨烯传感器的发展面临着新的机遇。

伊利诺伊大学香槟分校的研究人员证实了经掺杂的石墨烯，其润湿性和粘附性可调，该研究为先进涂层材料和传感器的发展创造了新机遇。伊利诺伊大学机械科学与工程系的副教授SungWoo Nam说：“我们的研究首次证明了不同掺杂程度的石墨烯载流子密度不同，进而影响石墨烯的润湿性和粘附性。这种掺杂导致润湿性可调节的现象是石墨烯以及一些相似二维材料的所特有的。”

石墨烯具有光学透明性、优越的电学和机械性，会为表面涂层和电润湿显示领域带来一场彻底的变革。若无外界的影响，材料的润湿性（和水作用）是恒定不变的，分为亲水和疏水。显然，根据特定用途来选择亲水或是疏水材料是必须的。例如，在恒定外加电流的作用下，电润湿显示器材料的亲水特征会得到加强。

研究生Ali Ashraf在Nano Letters上发表了题为“掺杂石墨烯的润湿性和粘附性具有可调节性”的论文，他说：“与传统的块体材料相比，石墨烯的特别之处在于：调节它的电子密度，就可以改变其表面润湿性。我们的研究团队已经发现，当石墨烯作为疏水材料使用时（由于其表面有附着污染物），其疏水性随着电子密度的改变而变化。”

他又补充说道：“我们的研究最先表明，当石墨烯次表层的带电聚合物和金属（也称掺杂）改变石墨烯的电子密度时，石墨烯会发生亲疏水性能间的变换。这项发现解释了之前尚且不明了的量子级别的电荷转移和石墨烯宏观表面润湿性能之间的联系。这项伟大的发现为可调表面涂层和无外加电流的电润湿显示器的发展带来了新的机遇，将为节省能源做出重大贡献。”

Nam 说道：“另外，我们还研究了与其息息相关的表面粘附性。我们观察到石墨烯电子浓度的改变会导致粘附性发生变化，这种特性决定了石墨烯是如何和其他亲水或是疏水分子相互作用的，并对石墨烯基的化学药品和生物传感器起着至关重要的作用。我们的研究暗示着石墨烯传感器的自清洁和再利用是可行的。通过检测发现，石墨烯传感器最先和疏水分子相互作用，之后可以通过调控电子密度加强其亲水性能，从而使石墨烯和疏水分子分离（即自清洁）。”

原文参考地址：University of Illinois researchers demonstrate tunable wetting and adhesion of graphene

感谢材料人编辑部顾玥提供素材。材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部。