近日消息，麻省理工学院的研究人员利用日常材料 -蜡-来保护石墨烯免受褶皱和污染物带来的性能损害。众所周知，从已经生长的基板上去除石墨烯并将石墨烯转移到新的基板上是非常具有挑战性的。传统方法是将石墨烯包裹在聚合物中，该聚合物可防止石墨烯破损，但也会在石墨烯表面引入缺陷和杂质，这些会严重影响石墨烯的各种性能。他们的研究成果发表在近期的《Nature communications》上。

　　麻省理工学院的团队研究了一种新的技术，该技术将石蜡涂层应用于石墨烯片并加热。热量使蜡膨胀，使石墨烯平滑以减少皱纹。而且，之后还可以洗掉涂层而不留下太多残留物。在实验中，据报道，研究人员的蜡涂石墨烯比使用传统聚合物保护层制造的石墨烯的性能提高了四倍。在这种情况下，性能以“电子迁移率”来衡量- 意味着电子在材料表面移动的速度有多快- 这项性能通常受到表面缺陷的阻碍。
　　就像给地板打蜡一样，你可以在大面积石墨烯上做相同类型的涂层，并用它作为层从金属生长基底上拾取石墨烯并将其转移到任何所需的基底上，”第一作者WeiSun说道。 Leong，电气工程与计算机科学系（EECS）的博士后。“这项技术非常有用，因为它可以同时解决两个问题：石墨烯上的褶皱和聚合物残留物。”
　　共同第一作者，EECS的博士生HaozheWang说，使用蜡可能听起来像是一种很自然的解决方案，但它涉及一些非常原始的想法：“作为学生，我们将自己局限于实验室中可用的复杂材料。相反，在这项工作中，我们选择了日常生活中常用的材料。”
　　为了在大面积上生长石墨烯，2D材料通常在商业铜基板上生长。然后，它受到“牺牲”聚合物层的保护，通常是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。将PMMA涂覆的石墨烯置于一桶酸性溶液中直至铜完全消失。剩余的PMMA-石墨烯用水冲洗，然后干燥，最终除去PMMA层。
　　当有水夹在石墨烯和目标基板之间时，会产生皱纹，PMMA不能避免这种情况。此外，PMMA包含与石墨烯原子形成强键的氧，碳和氢原子的复合链。当它被移除时，这会在石墨烯表面上留下杂质。
　　研究人员尝试修改PMMA和其他聚合物，以帮助减少皱纹和残留，麻省理工学院的研究人员转而寻找全新的材料但成功率很低。经过各种材料研究后，研究人员提出了尝试使用石蜡，其主要用做食品、口服药品及某些商品(如蜡纸、蜡笔、蜡烛、复写纸) 的组分及包装材料，烘烤容器的涂敷料，用于水果保鲜，电器元件绝缘，提高橡胶抗老化性和增加柔韧性等。
　　在测试前的模拟中，研究小组发现石蜡和石墨烯之间不会发生反应。这是由于石蜡的化学结构非常简单。“石蜡作为这个牺牲层非常完美。与PMMA与石墨烯结合的复杂化学结构相比，它只是简单的碳和氢链，具有低反应性，“该团队表示。
　　在这项新技术中，研究人员首先将小块石蜡在烤箱中融化。然后，使用旋涂机，使用离心力将材料均匀地散布在基板上的微加工机器，将石蜡溶液滴在生长在铜箔上的石墨烯片上。这将石蜡扩散到石墨烯上的约20微米厚的保护层中。

　　研究人员将石蜡包覆的石墨烯转移到去除铜箔的溶液中。然后将涂覆的石墨烯重新定位到水桶中，将其加热至约40摄氏度。他们使用硅目标基板从下面舀取石墨烯，并在设置为相同温度的烘箱中烘烤。
　　由于石蜡具有高的热膨胀系数，因此在加热时它会膨胀很多。在这种热量增加下，石蜡扩张并拉伸下面附着的石墨烯，有效减少皱纹。最后，研究人员使用不同的解决方案来洗去石蜡，在目标基板上留下单层石墨烯。
　　在他们的论文中，研究人员展示了一小块石蜡涂层和PMMA涂层石墨烯的显微图像。石蜡包覆的石墨烯几乎完全没有缺陷，而PMMA涂层的石墨烯看起来非常破损。
　　由于蜡涂层在许多制造应用中已经很常见 - 例如在材料上涂防水涂层 - 研究人员相信他们的方法可以很容易地适应现实世界的制造工艺。值得注意的是，研究人员表示，熔化蜡的温度升高不应影响制造成本或效率，未来的加热源可能会被光取代。接下来，研究人员的目标是进一步减少留在石墨烯上的皱纹和污染物，并将系统扩大到更大的石墨烯片。他们还致力于将转移技术应用于其他二维材料的制造工艺。

来源：烯碳资讯