[发明专利]一种可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸及其应用

说明书

本发明提供了一种可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸及其应用，属于功能材料技术领域。本发明以激光诱导石墨烯纸为原料，以氟硅烷溶液为改性试剂，经化学改性处理，可以将氟硅烷接枝于激光诱导石墨烯纸的表面，通过采用不同体积分数的改性试剂，从而得到可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸，能够实现对不同表面张力的液体从超亲液性到超疏液性的连续调控，且该石墨烯纸制备工艺简单。同时，该石墨烯纸具有较好的使用稳定性，即使分别经过100次的弯曲、拉伸、旋转、加热及摩擦测试，仍表现出优异的浸润稳定性，可以用于制备可调控表面浸润性的器件，进一步地可以作为防油污污染材料、油中防风材料或油‑油界面稳定材料使用。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸及其应用。

背景技术

可连续调控多种液体浸润性的材料在防油污、自清洁、油-油界面稳定等领域具有重要的应用前景，已经成为商业及工业领域内特殊功能性表面组成的重要部分。对液体浸润性调控的传统方法主要有光刻法、溶胶-凝胶法、喷涂法、等离子体表面改性法、化学气相沉积法及电喷雾沉积法，但上述方法较难实现对多种液体浸润性的连续调控，且上述方法复杂耗时，基底材料的选择有限，限制了现有表面功能化技术的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸及其应用，本发明提供的石墨烯纸能够实现对多种液体浸润性连续调控，且石墨烯纸制备工艺简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸，通过对激光诱导石墨烯纸进行化学改性处理制备得到；

所述激光诱导石墨烯纸为采用激光诱导还原聚酰亚胺纸制备得到；

所述化学改性处理采用的改性试剂为氟硅烷溶液，所述改性试剂中氟硅烷的体积分数为0.2～3.0％；

所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸对液体的接触角为0°～155°，所述液体的表面张力为23.8～72.8mN/m。

优选地，所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸的表面能为0.1～45mJ/m²；所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸中C元素含量为50.77～66.99wt％，F元素含量为25.90～41.47wt％。

优选地，所述氟硅烷为十七氟三甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷或全氟癸基三甲氧基硅烷；所述氟硅烷溶液中的溶剂为醇类溶剂。

优选地，所述化学改性处理的温度为25～45℃，时间为24～72h。

优选地，所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸为各向异性石墨烯纸，所述各向异性石墨烯纸的一面为超疏水疏油面，另一面为超疏水亲油面。

优选地，制备所述各向异性石墨烯纸时，对所述激光诱导石墨烯纸的一面进行化学改性处理，作为超疏水疏油面；另一面不进行化学改性处理，作为超疏水亲油面。

优选地，制备所述各向异性石墨烯纸的超疏水疏油面和超疏水亲油面时对应激光诱导的焦距为33.1mm，制备所述各向异性石墨烯纸的超疏水疏油面时采用的改性试剂中十七氟三甲氧基硅烷的体积分数为1.6％。

本发明提供了上述技术方案所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸在可调控表面浸润性的器件中的应用。

本发明提供了上述技术方案所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸作为防油污污染材料的应用，其中，所述改性试剂中氟硅烷的体积分数为1.6～3.0％。

在本发明中，当上述技术方案所述可连续调控多种液体浸润性的石墨烯纸为各向异性石墨烯纸，本发明提供了所述各向异性石墨烯纸作为油中防风材料或油-油界面稳定材料的应用。