本文报道了一种冷却收缩的方法，可以从基片上分离大面积(横向尺寸高达4.2 cm)氧化石墨烯(GO)组装膜(纳米级厚度)。在3000℃下对这种独立的宏观尺度薄膜进行热处理，可以得到高度结晶的宏观组装石墨烯纳米薄膜(nMAGs)，厚度为16 48 nm。这些nMAGs抗拉强度的5.5 - 11.3的GPa (3μm计量长度),1.8 - 2.1 m 1MS m^-1的导电性, 热导率2027-2820 W m^-1 K^-1,和载流子弛豫时间23 ps。作为一个演示应用程序, 一个nMAG声波控制器在1w cm⁻²下，声压级为89 dB，响应时间为30 μs。nMAG制备的太赫兹超表面对0.159 W mm^-2的光响应为8.2%，可检测0.01 ppm的葡萄糖。该方法提供了一种直接的方法，从低成本的氧化石墨烯薄片形成高度结晶的石墨烯纳米膜。
 
  
图1 nMAGs的准备。a)准备独立nMAG的过程。b)在AAO衬底存在的情况下，60°C下HI (aq)蒸汽在(随后的)rGO纳米膜的两个表面上的不均匀空间脱氧效果(步骤I)。
 
  
图2 (a) SEM图像显示了nMAG的表面(上)，横断面TEM图像显示了nMAG中的堆叠层(48 nm，下)。(b) GO (O/C 0.476)、rGO (O/C 0.149)和nMAG (O/C 0)的XPS。(c)氧化石墨烯、rGO和nMAG的拉曼光谱; (d)堆叠氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和nMAG薄膜 (46层，每层厚度48 nm)的广角x射线散射(透射模式)谱。(e) nMAG表面的STM图像。(f) nMAG的断面TEM图像和对应的FFT模式(插图)。(g) nMAG(厚度，16 nm)的TEM图像和相应选择区域的电子衍射图(插图为SAED)(h)硅片上nMAG(厚度48 nm)的2D同步加速器GI-WAXS模式 (i,j) 16 nm和48 nm厚度的nMAGs的AFM图像
 
  
图3 (a)基于推拉式微器件的nMAGs原位扫描电镜拉伸测试装置，由定量纳米压头驱动。(b)位移速率恒定为10 nm s的单轴拉伸下16 nm nMAG的载荷位移曲线。(c)不同厚度nMAGs的强度和应变。(d)微褶皱HRTEM和SEM图像。(e)破碎的48nm nMAG的SEM图像， (f)在48 nm nMAG中提取的石墨烯薄片的SEM图像。(i)不同手性角度的平面石墨烯纳米带(GNR)和折叠石墨烯纳米带(fGNR)模型。(j)手性角为0(扶手边)时GNR和fGNR的应力应变曲线。(k)可变手性角fGNR的屈服应变和应力。
 

图4 (a)自热法测定nMAGs和TGF (10 μm)热导率和电子导率的厚度依赖性(b) nMAG (24 nm)和TGF的霍尔效应电子迁移率。(c) TGF/BaF2、nMAG/BaF₂与石墨(功率密度1.5 mW mm²;泵浦波长: (d) nmagc基热声器件的原理图表示(e) nMAG的声压级(1 × 1 cm^-2，厚度24 nm)在5 cm距离处记录 (f)触发信号与声信号在1 cm距离(频率，10-50 kHz)处的瞬态响应(g) nMAG/SiO₂太赫兹传感器示意图。(h) nMAG (24 nm)超材料在不同葡萄糖浓度下的反射率曲线。(i) nMAG (24 nm)超材料在不同激光(532 nm)功率密度下的反射率曲线。
 
        相关科研成果由浙江大学Chao Gao和香港城市大学Yang Lu等人于2021年发表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202104195）上。原文：Multifunctional Macroassembled Graphene Nanofilms with High Crystallinity。

转自《石墨烯研究》公众号