石墨烯在中红外（MIR）调节方面具有主动控制、精确调节和大调制深度等优点，具有巨大的优势。这种石墨烯薄膜是通过化学气相沉积（CVD）或还原法制备的，不能实现大规模生产，限制了应用。具有范德华 (vdW) 结构的石墨烯薄膜可为柔性电极和电子产品提供出色的机械和电气性能，并可能成为 MIR 监管的候选者。然而，目前制备 vdW 石墨烯薄膜的技术需要粘合剂或溶液辅助，导致化学残留和性能下降。在这里，提出了一种通过简单的机械粘附制备大面积 vdW 石墨烯薄膜的新策略，无需任何添加剂。通过选择具有合适断裂能的载体和衬底，石墨烯纳米片可以通过逐层结构从一种聚合物转移到另一种聚合物。获得的石墨烯薄膜与那些通过化学气相沉积相比具有所需的厚度和相当的电导率（92.8 ± 4.6 ohm sq^-1 )。它们具有高致密性，即使离子可逆地嵌入，表现出优异的电化学活性和电光调节能力，有效抑制90%的热辐射。该策略可以扩展到在各种聚合物基底上制备高性能 vdW 石墨烯薄膜，并用于可持续和智能光电应用。
 
Fig 1. 机械粘附法制备 vdWGRfs。(A) 机械粘合方法示意图。(i) 石墨烯纳米片粘附在丁腈橡胶 (NBR) 载体上并被拖到 PTFE 基板上；(ii) 通过拖动将石墨烯纳米片从 NBR 载体转移到 PTFE 基底上；(iii) 去除聚合物载体，石墨烯纳米片与聚合物载体分离；(iv) 重复拖动-粘附-分离过程；(v) 石墨烯纳米片通过 vdW 力保留在 PTFE 基板上；(vi) vdWGRf 形成。(B) 石墨烯纳米片转移过程示意图。界面 1 和界面 2 分别展示了石墨烯纳米片与聚合物载体的界面、石墨烯纳米片与基底膜的界面。F 是施加的力。(C) 聚合物载体和石墨烯纳米片之间界面的脱粘模拟：石墨烯纳米片转移过程的 von Mises 应力状态。具有逐层堆叠结构的 vdWGRf 示意图：（D）顶视图和（E）横截面视图。
 
Fig 2. vdWGRfs 的形态学和电学性能。(A) 分别在 (i) 大 (40 cm * 80 cm)、(ii) 光滑 (Nafion®)、(iii) 多孔 (PTFE) 和 (iv) 弹性 (PDMS) 基板上展示的 vdWGRfs 照片。比例尺分别为 5、1、1 和 1 厘米。(B) 多孔 PTFE 基板上 vdWGRfs 形成的顺序扫描电子显微镜图像。比例尺，2 微米。(C) PTFE 基 vdWGRfs 的重量变化和薄层电阻随制备时间的增加而增加。(D) Ashby 图通过 CVD 和还原方法比较 vdWGRfs 与先前报道的石墨烯薄膜的薄层电阻。5、20、22、39 - 42 ( E ) 基于 PTFE 的 vdWGRf 在弯曲半径高达 0.5 mm 时的电阻变化。
 
Fig 3. 基于 vdWGRf 的电化学装置的性能。(A) 电压关闭（左，高热辐射）和电压开启（右，低热辐射）的器件结构示意图。PTFE 基 vdWGRf 注入 EMIMTFSI 离子液体，然后粘附铜膜。(B) 波长为 2–15 μm 的光谱反射率是 0–4 V 施加电压的函数。(C) 基于 vdWGRf 的电化学装置在 26°C 室温下在 38°C 热板上的热图像。(D) 基于 vdWGRf 的电化学装置在 0–3.4 V 下的原位 XRD 光谱。(E) XRD 峰位置 (00 n  + 1), (00 n + 2) 带电的基于 vdWGRf 的热调节器。插入表显示了 vdWGRf 的两个峰值位置和相应阶段相位的比率。(F) 离子嵌入石墨烯层的示意图。(G) 基于 vdWGRf 的固体电化学装置的奈奎斯特图。(H) 基于 vdWGRf 的固体电化学装置在 0.002 至 0.5 V 扫描速率下的 CV 曲线。
 
Fig 4. 大面积 vdWGRfs 的 MIR 调节和热伪装。(A) 第 10 秒 0–4 V 转换下的表观温度变化。(B) 300 次循环中的发射率调节稳定性，施加电压为 -0.5 至 4 V。(C) 基于 vdWGRf 的热调节器在第 300 次循环时的综合发射率，范围为 2–15 μm。基于 vdWGRf 的热调节器在 45°C 电炉上 (D) 0 V 和 (E) 4 V 时的热图像。(F) 基于 vdWGRf 的热调节器在 4 V 时发出的黑体辐射和辐射功率。(G) vdWGRf 在人体连续 0-4 V 下的热伪装演示。尺寸：30 厘米宽和 40 厘米长。

        相关研究工作由香港理工大学Wei Chen课题组于2023年在线发表在《Infomat》期刊上，原文：Scalable van der Waals graphene films for electro-optical regulation and thermal camouflage。

转自《石墨烯研究》公众号