在這項工作中，首次使用水溶性基質來制備柔性膜狀復合材料，以提高其環境友好性并簡化加工過程。改性石墨烯（GR）片材分布在聚乙烯醇（PVA）溶液中，以實現靈活的GR/PVA復合材料。隨著石墨烯含量的增加，最終在PVA基質之間形成了相互連接的石墨烯網絡，并且所得的復合材料呈現出類似導體的行為。有趣的是，在具有20 wt％石墨烯的復合材料中獲得了類似Drude的負介電常數，這歸因于等離子體振蕩。同時，由于石墨烯的中等電子密度，負介電常數的絕對值降低了幾個數量級。已經證明負介電常數取決于感應特性。這項工作提供了一種基于水溶性基質的新穎而通用的方法來制備柔性膜狀超復合材料，該復合材料可用于可穿戴隱身衣、薄膜電容器以及柔性和可拉伸設備中。
Figure 1. a）改性石墨烯和b）柔性GR/PVA膜狀復合材料的合成示意圖。
Figure 2. GR/PVA膜狀復合材料的a）XRD圖譜和b）拉曼光譜。
Figure 3. 石墨烯質量比不同的GR/PVA膜狀復合材料的電性能。a）交流電導率譜圖和b）導電率對石墨烯含量的依賴性。
Figure 4. 不同質量比石墨烯（0–26 wt％）的GR/PVA膜狀復合材料的介電常數譜。a,b）正介電常數譜和負介電常數譜。b）中的綠線為根據Drude模型擬合的結果。
Figure 5. GR/PVA膜狀復合材料的SEM圖像。a–d）分別具有6、14、20和22 wt％石墨烯的復合材料的SEM圖像。（a）插圖是膜狀復合材料的橫截面微觀結構。（b）插圖是純石墨烯的SEM圖像。（d）插圖是膜狀超復合材料的照片。
相關研究成果于2020年由上海海事大學Runhua Fan課題組、山東大學Zhongyang Wang課題組和田納西大學Zhanhu Guo課題組，發表在Macromol. Mater. Eng.（DOI: 10.1002/mame.201900709）上。原文：Hydrosoluble Graphene/Polyvinyl Alcohol Membranous Composites with Negative Permittivity Behavior。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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