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。