石墨烯纳米层的重塑：先进电子产品的关键

石墨烯纳米层与轮烷交联。

石墨烯由排列成蜂窝状的碳原子层组成，由于其出色的导电性和机械优势而被公认为超级材料。这些特性是推动柔性电子产品、创新电池和航空航天应用复合材料发展的关键。尽管有这些好处，但制造弹性和耐用的薄膜一直很困难。在最近一期的《应用化学》中，研究人员提出了一种解决方案，即通过可扩展的桥接结构连接石墨烯纳米层，从而有可能克服以前的局限性。

微观石墨烯纳米层的特殊性能在组装成箔时通常会下降，因为它们仅通过相对较弱的相互作用(主要是氢键)结合在一起。试图通过引入更强的相互作用来改善石墨烯箔的机械性能的方法仅取得了部分成功，在材料的可拉伸性和韧性方面还有很大的改进空间。

创新交联技术

上海交通大学(中国)的徐州燕领导的研究小组采用了一种新方法：他们将石墨烯纳米层与机械互锁分子交联，这些分子的构成要素不是化学连接，而是不可分离的空间纠缠。研究人员选择使用轮烷作为连接物。轮烷是一种“轮子”(一种大的环状分子)，它“穿”在“轴”(分子链)上。大分子基团覆盖在轴上，以防止轮子脱开。该团队用带电基团(铵)构建了轴，将轮子固定在特定位置。

通过连接剂将分子“锚”(OH 基团)附着在轮轴和车轮上。石墨烯被氧化制成氧化石墨烯，在石墨烯层的两侧形成各种含氧基团。这些基团包括羧基，它们可以与 OH 基团结合(酯化)。该反应使车轮和轮轴交联各层，之后氧化石墨烯被还原回石墨烯。

当这些薄膜被拉伸或弯曲时，必须克服轮子和轴上的铵基之间的吸引力，这会增加拉伸强度。增加的应力最终导致轴被拉过轮子，直到它“撞击”端盖。这种运动延长了轮烷桥，使各层可以相互滑动，从而显著提高了薄膜的拉伸性。

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