美国西北大学Jeffrey T. Paci课题组--水在调节氧化石墨烯界面粘附力和剪切强度中的作用

       氧化石墨烯（GO），其高度可调的表面化学性质使得能够形成强的界面氢键网络，这引起了对在水存在下操作的设备设计的日益关注。例如，先前的研究表明，控制GO的表面化学可以提高界面剪切强度，使工程师能够管理变形路径并控制失效机理。然而，这些先前的报道尚未探讨环境湿度的作用，并且仅对GO表面提供广泛的化学修饰作为控制GO的界面性质的主要途径。在此，通过GO-GO界面上的原子力显微镜实验，测量GO的粘附能和界面剪切强度作为环境湿度的函数。实验证据表明，当GO暴露于中等（~30％水重）水含量时，粘附能和界面剪切强度可以提高2-3倍。此外，互补分子动力学模拟揭示了这些纳米材料界面实现其性质的机制。他们揭示了强化机制起源于强相互作用的氢键网络的形成，由GO基面的化学性和两个GO表面之间插入的水分子驱动。总之，本文报道的方法和研究结果提供了通过定制GO的化学成分并考虑水含量同时优化GO的界面和平面内机械性能的途径，在工程应用中，如传感器，过滤膜，可穿戴电子设备和结构材料。

图1.石墨烯材料的模型图。

       本工作已经发表于ACS Nano上了。（美国西北大学Jeffrey T. Paci课题组，ACS Nano 2018, 12, 6089−6099，DOI: 10.1021/acsnano.8b02373）