墨烯衍生物，如氧化石墨烯，因其獨特的理化特性、低成本的制備過程和良好的加工性能，被廣泛應用于二維材料的宏觀組裝。理解石墨烯衍生物的自組裝、膠體和流變性質對建立石墨烯基材料的形成-結構-性能關系具有重要意義。清華大學化工系高分子所王曉工教授系統(tǒng)綜述了其課題組近年來在石墨烯衍生物的組裝、膠體、流變方向的工作及其在超級電容器中的應用。

專論首先從分子結構的角度分析了石墨烯衍生物之間的膠體力。根據(jù)制備條件和物理化學改性，石墨烯衍生物可以顯示出類似于電解質、兩親性物和膠體的特性。通過調(diào)控石墨烯膠體相互作用，作者發(fā)展了層層自組裝、絮凝自組裝和溶液誘導自組裝，制備出石墨烯衍生物的宏觀組裝體，例如超薄膜、多孔材料和納米卷。專論總結了作者對于石墨烯衍生物流變特性的發(fā)現(xiàn)，例如石墨烯凝膠的強剪切變稀和超快模量回復。利用這些流變特性，作者將各種濕法加工技術，如噴涂、刮涂、3D打印等，用于石墨烯膠體的加工，并制備了石墨烯超級電容器。

專論進一步展望了石墨烯膠體在表征、加工與功能性應用的前景與挑戰(zhàn)。石墨烯膠體的低透光性，限制了傳統(tǒng)的光散射表征的應用，需要發(fā)展X射線、中子散射等技術對石墨烯膠體進行多尺度、實時、原位表征。由于石墨烯納米片的結構復雜性和多分散尺寸，需要結合模擬和實驗加深對其膠體和流變行為的理解。此外，針對石墨烯衍生物的流變與力學特性，作者深入展望了其作為多功能軟物質平臺，在能源、傳感、生物電子等領域的前景。

該專論即將發(fā)表于Chinese Journal of Polymer Science 2020年 “Polymers for Energy and Electronic Devices”專輯。

論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-020-2411-0