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南卡羅來納大學Chen Li課題組--晶粒尺寸對石墨烯潤濕性和珠狀凝結的影響
      了解石墨烯的潤濕性對發展石墨烯基電子/光學設備至關重要。但是,在報道的文獻中,通過靜態接觸角(CA)表征石墨烯的潤濕性,結果不太一致甚至矛盾。對化學氣相沉積的多晶石墨烯的潤濕性進行系統表征后,發現銅基底上的多晶石墨烯(Cu-Gr)的潤濕性隨石墨烯的晶粒面積顯著變化。石墨烯晶粒面積從0.47 μm2增加到22.16 μm2,多晶石墨烯表面的靜態CA從47.9°增加到68.8°,而磁滯CA從45.9降低到32.7。為了進一步驗證石墨烯晶界(GB)對其潤濕性和控制液滴動力學的影響,對Cu-Gr表面實施了水蒸氣冷凝實驗。研究結果表明,石墨烯晶粒尺寸越大(單位面積有更小的石墨烯GBs),液滴脫離頻率越高,導致珠狀凝結(DWC)傳熱速率提高45%。這項研究成功量化了石墨烯晶粒對CA的作用,并揭示通過改變石墨烯的晶粒尺寸,可以有效功能化石墨烯表面潤濕性和DWC性能。                                                                                               
 
 
Figure 1. Cu-Gr表面不同石墨烯晶粒度的場發射掃描電子顯微鏡圖像。(a-h)呈現了不同樣品的Cu晶粒度。(d-j)不同樣品的石墨烯粒度分布。
 
  
Figure 2. (a-c,g-h)石墨烯晶粒面積分布,和(d-f,i-j)(T1-T5)相應襯底晶粒面積的分布。
 
  
Figure 3.(a)T1-T5樣品表面的靜態CA和(b)動態CA。(c)磁滯CA與石墨烯平均晶粒面積的關系,以及(d)磁滯CA與平均襯底晶粒面積的關系。
 
 
Figure 4. (a-f)Cu-Gr表面上液滴形核的典型ESEM圖形。腔室壓力為4托,冷板設置為0.1℃。
 
 
      相關研究工作由美國南卡羅來納大學Chen Li課題組于2020年發表在Carbon期刊上。原文:Grain size effects on the wettability of as-grown graphene and dropwise condensation。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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