石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展

王鑫磊，魏世丞，朱晓莹，王 博，郭 蕾，王玉江，梁 义，徐滨士

陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室，北京 100072

超疏水是指水与相应表面的接触角大于150°，滚动角小于10°的现象[1]. 自然界中的很多表面都是超疏水性的，其典型研究如荷叶表面的毛状体褶皱结构[2]，实现飞檐走壁的壁虎脚部[3]，呈现疏水-亲水交替界面的沙漠甲虫背部[4]，可以轻盈地在水面上行走的水黾脚部[5]等等. 在仿生学研究的启发下[6]，人们做了巨大的努力来理解潜在的机理并探索构建具有特定功能的人造超疏水材料的新方法. 超疏水材料在自清洁、防腐蚀、防覆冰、油水分离和抗菌材料等领域具有巨大应用优势[7-9]，常用于构建超疏水材料的低表面能材料主要有烷烃类化合物[10-12]、有机硅化合物[13-15]、含氟化合物[16-18]等，但这些材料普遍存在生产成本高、环境污染大、制备工艺复杂等问题[19]，严重限制了超疏水涂层的工业生产应用. 人们需要寻找一种广泛存在、性能优异、环境友好的低表面能材料来促进超疏水材料的发展应用，石墨烯就这样进入了人们的视野.

自2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）首次用机械剥离法制得石墨烯以来，石墨烯（G）以其特殊的物理化学性质，引起了全世界科学家的极大兴趣. 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道形成共价键连接而成的蜂窝状二维结构材料，是构成石墨材料的最基本单元[20]. 石墨烯由于其……