21世纪石墨烯材料的迅速发展引起了全世界的关注，它是已知的最薄、最强的晶体材料，同时具备超高的热导率、电子迁移率。石墨烯作为高性能材料产业的基础，必须结合实际的应用场景才能真正实现转化。石墨烯转移技术就是将石墨烯薄膜从金属生长材料上转移到应用所需的目标衬底上，结合目标物体达到某些应用需求，其中高质量无损转移是技术关键。来自浙江大学交叉力学中心的赵沛和王宏涛教授团队在Carbon上发表了题为“A scalable polymer-free method for transferring graphene onto arbitrary surfaces”的文章。文章针对目前石墨烯转移技术面临的困难，提出一种能够最大程度保留石墨烯质量的转移技术，并且利用这种方法实现对各种衬底表面的转移。

        文章首先介绍了现有的石墨烯薄膜转移技术，提出转移中聚合物的使用是有利有弊的——聚合物在转移过程中能够保护薄膜不被拉扯破坏，但残留和掺杂问题却会降低材料的性能。由此，文章提出一种新的无聚合物石墨烯转移方法——水转印方法，即利用可挥发的正庚烷替代聚合物，利用凸液面、易除性抗皱剂等辅助手段进一步减少对石墨烯的影响，并通过改进拾取方式将石墨烯转移到各种目标衬底上。水转印方法从根本上解决了聚合物的残留问题，实现了转移石墨烯完整且干净、缺陷程度低。

其次，文章测试了水转印方法的适用性，除了常见的硅衬底，还对不同的柔性材料、粗糙物体、三维物体进行测试。通过对柔性衬底上石墨烯进行循环弯曲测试，结果表明石墨烯与目标衬底结合紧密，多次循环拉伸压缩仍能保持很好的导电率稳定性。

最后，文章对三个关键因素的作用机理进行探究。利用凸液面改变表面张力的方向，减小对石墨烯薄膜的面内作用力；添加抗皱剂避免转移过程中石墨烯薄膜的皱缩变形；从上向下的转印手段最大程度的减少操作过程对石墨烯薄膜的破坏。水转移方法实现了对任意衬底的高质量石墨烯转移，并可以对石墨烯柔性透明电极等应用提供高透明度、高性能的材料支持。

        该工作发表在Carbon（DOI: 10.1016/j.carbon.2020.01.111）上。

转载自微信公众号：Lab Motif

作者|张学薇