石墨烯等二维材料由于独特的光学、电学等性能而备受重视，但如何将石墨烯完整地转移到特定的基底上一直颇具挑战。近日，科学家们成功找到了一个新的解决方案——让石墨烯自己“爬高”。
目前石墨烯的制备主要通过两种途径，其一是通过化学气相沉积直接在物体表面生成石墨烯。这种方法可以得到大面积且纯度高的石墨烯，但化学气相沉积不仅需要复杂的设备，而且必须在高温下进行，因此无法直接在不耐热的材料，例如塑料的表面制备石墨烯。另一种方法是先将石墨在液体中剥离得到石墨烯，再将含有石墨烯的悬浊液涂到固体表面。相比化学气相沉积，这种方法操作更加简便，而且可以直接在不耐热的固体表面得到石墨烯的涂层，但缺点是不容易得到较大范围的厚度均匀的石墨烯。
来自我国北京航空航天大学的研究人员想到了一个独特的转移石墨烯的方法。他们先通过剥离石墨的方法将石墨烯分散到能够和水互溶的有机溶剂中，然后将这样的石墨烯悬浊液滴加到水的表面。二者混合后，有机溶剂扩散到水中，石墨烯则留在水的表面，形成一层薄膜。随后他们将预先被水润湿的玻璃板垂直插入水中。很快，原先覆盖在水面上的石墨烯薄膜就顺着玻璃攀援而上，逐渐覆盖到玻璃的表面。据研究人员的观察，这一过程进行的非常迅速，石墨烯的“爬高”速度可以达到每秒钟几毫米。
研究人员指出，石墨烯之所以会“爬高”，是因为它覆盖到玻璃上后降低了玻璃表面的表面能。如果将玻璃表面预先进行处理，让部分区域亲水，另外的区域疏水，则石墨烯只会覆盖到亲水的区域上。因此，利用这种方法，研究人员可以将包括石墨烯在内的多种二维材料方便地转移到各种固体表面上，为开发基于这些二维材料的新型设备铺平了道路。相关研究发表在最新一期《先进材料》上。
将石墨烯从水面转移到玻璃表面的过程。图中的玻璃板同时包含亲水（蓝色）和疏水（黄色）的区域，可见石墨烯只会转移到亲水的区域（图片引自原论文）
论文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201806742????
文 | 魏昕宇
