墨烯衍生物，如氧化石墨烯，因其独特的理化特性、低成本的制备过程和良好的加工性能，被广泛应用于二维材料的宏观组装。理解石墨烯衍生物的自组装、胶体和流变性质对建立石墨烯基材料的形成-结构-性能关系具有重要意义。清华大学化工系高分子所王晓工教授系统综述了其课题组近年来在石墨烯衍生物的组装、胶体、流变方向的工作及其在超级电容器中的应用。
专论首先从分子结构的角度分析了石墨烯衍生物之间的胶体力。根据制备条件和物理化学改性，石墨烯衍生物可以显示出类似于电解质、两亲性物和胶体的特性。通过调控石墨烯胶体相互作用，作者发展了层层自组装、絮凝自组装和溶液诱导自组装，制备出石墨烯衍生物的宏观组装体，例如超薄膜、多孔材料和纳米卷。专论总结了作者对于石墨烯衍生物流变特性的发现，例如石墨烯凝胶的强剪切变稀和超快模量回复。利用这些流变特性，作者将各种湿法加工技术，如喷涂、刮涂、3d打印等，用于石墨烯胶体的加工，并制备了石墨烯超级电容器。
专论进一步展望了石墨烯胶体在表征、加工与功能性应用的前景与挑战。石墨烯胶体的低透光性，限制了传统的光散射表征的应用，需要发展x射线、中子散射等技术对石墨烯胶体进行多尺度、实时、原位表征。由于石墨烯纳米片的结构复杂性和多分散尺寸，需要结合模拟和实验加深对其胶体和流变行为的理解。此外，针对石墨烯衍生物的流变与力学特性，作者深入展望了其作为多功能软物质平台，在能源、传感、生物电子等领域的前景。
该专论即将发表于chinese journal of polymer science 2020年 “polymers for energy and electronic devices”专辑。
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-020-2411-0