等離子體處理對石墨烯（親水）潤濕性能的影響

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-08-03

石墨烯作為一種電學(xué)性能優(yōu)異的電子材料，它的載流子密度可以通過外加電壓控制，其載流子遷移率比硅材料高兩個數(shù)量級。石墨烯納電子器件的發(fā)展非常迅速。機械剝離或化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯樣品，層數(shù)和形狀不統(tǒng)一，需要對它們進行圖形化。通常利用氧等離子體轟擊石墨烯，使石墨烯中的碳-碳鍵斷裂，碳原子與氧原子反應(yīng)生成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)氣體，實現(xiàn)對石墨烯的刻蝕。氧等離子體刻蝕已成為目前圖形化石墨烯的主要方法。

等離子體是由離子、電子以及未被電離的中性粒子組成，宏觀上呈電中性的電離氣體。一般中性粒子的能量在幾電子伏特到幾十電子伏特之間，它們的能量遠低于高能放射性射線，因此等離子體具有破壞某些化學(xué)鍵形成新鍵而不影響基體的性能等特點。上述特點使得等離子體在石墨烯表面改性方面廣泛應(yīng)用。

等離子體處理前后石墨烯潤濕性能變化

為了探究等離子體處理對石墨烯表面濕潤性的影響，測量了經(jīng)過等離子體處理前后石墨烯的接觸角變化，實驗中等離子體處理前后石墨烯的潤濕性利用接觸角測量儀測量，通過檢測潤濕性可以知道石墨烯與液體之間的附著力。對石墨烯潤濕性進行分析，我們發(fā)現(xiàn)等離子體處理可以明顯改變石墨烯表面的接觸角。圖2-7（a）顯示經(jīng)過等離子體處理30s后，接觸角從48°到30°。

石墨烯等離子處理前后水滴角對比

通過分析得出等離子體處理改變石墨烯潤濕性的原因可能有：1）通過等離子體處理改變了石墨烯與基底之間的黏附力；2）清除石墨烯表面上的殘留物，使石墨烯潤濕性更好；3）清除了親水性雜質(zhì)。

石墨烯以其特殊的性能在高性能納米電子元件、特殊功能材料、FET場效應(yīng)管、各類傳感器、透明導(dǎo)電薄膜、高性能電極及快速充電大容量電池等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。原始的石墨烯是疏水的，等離子體處理使石墨烯吸附了一些含氧官能基團，研究發(fā)現(xiàn)氧等離子體相比于氮氣和氬氣，等離子體改善石墨烯的親水性性能更佳，處理后的石墨烯可以明顯增加與金屬電極的接觸性。