石墨烯基超疏水材料制備及其應用研究進展

王鑫磊，魏世丞，朱曉瑩，王 博，郭 蕾，王玉江，梁 義，徐濱士

陸軍裝甲兵學院裝備再制造技術國防科技重點實驗室，北京 100072

超疏水是指水與相應表面的接觸角大于150°，滾動角小于10°的現象[1]. 自然界中的很多表面都是超疏水性的，其典型研究如荷葉表面的毛狀體褶皺結構[2]，實現飛檐走壁的壁虎腳部[3]，呈現疏水-親水交替界面的沙漠甲蟲背部[4]，可以輕盈地在水面上行走的水黽腳部[5]等等. 在仿生學研究的啟發下[6]，人們做了巨大的努力來理解潛在的機理并探索構建具有特定功能的人造超疏水材料的新方法. 超疏水材料在自清潔、防腐蝕、防覆冰、油水分離和抗菌材料等領域具有巨大應用優勢[7-9]，常用于構建超疏水材料的低表面能材料主要有烷烴類化合物[10-12]、有機硅化合物[13-15]、含氟化合物[16-18]等，但這些材料普遍存在生產成本高、環境污染大、制備工藝復雜等問題[19]，嚴重限制了超疏水涂層的工業生產應用. 人們需要尋找一種廣泛存在、性能優異、環境友好的低表面能材料來促進超疏水材料的發展應用，石墨烯就這樣進入了人們的視野.

自2004年英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）首次用機械剝離法制得石墨烯以來，石墨烯（G）以其特殊的物理化學性質，引起了全世界科學家的極大興趣. 石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道形成共價鍵連接而成的蜂窩狀二維結構材料，是構成石墨材料的最基本單元[20]. 石墨烯由于其……