本文报道了一种冷却收缩的方法，可以从基片上分离大面积(横向尺寸高达4.2 cm)氧化石墨烯(GO)组装膜(纳米级厚度)。在3000℃下对这种独立的宏观尺度薄膜进行热处理，可以得到高度结晶的宏观组装石墨烯纳米薄膜(nMAGs)，厚度为16 48 nm。这些nMAGs抗拉强度的5.5 - 11.3的GPa (3μm计量长度),1.8 - 2.1 m 1MS m-1的导电性, 热导率2027-2820 W m-1 K-1,和载流子弛豫时间23 ps。作为一个演示应用程序, 一个nMAG声波控制器在1w cm−2下，声压级为89 dB，响应时间为30 μs。nMAG制备的太赫兹超表面对0.159 W mm-2的光响应为8.2%，可检测0.01 ppm的葡萄糖。该方法提供了一种直接的方法，从低成本的氧化石墨烯薄片形成高度结晶的石墨烯纳米膜。
图1 nMAGs的准备。a)准备独立nMAG的过程。b)在AAO衬底存在的情况下，60°C下HI (aq)蒸汽在(随后的)rGO纳米膜的两个表面上的不均匀空间脱氧效果(步骤I)。
图2 (a) SEM图像显示了nMAG的表面(上)，横断面TEM图像显示了nMAG中的堆叠层(48 nm，下)。(b) GO (O/C 0.476)、rGO (O/C 0.149)和nMAG (O/C 0)的XPS。(c)氧化石墨烯、rGO和nMAG的拉曼光谱; (d)堆叠氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和nMAG薄膜 (46层，每层厚度48 nm)的广角x射线散射(透射模式)谱。(e) nMAG表面的STM图像。(f) nMAG的断面TEM图像和对应的FFT模式(插图)。(g) nMAG(厚度，16 nm)的TEM图像和相应选择区域的电子衍射图(插图为SAED)(h)硅片上nMAG(厚度48 nm)的2D同步加速器GI-WAXS模式 (i,j) 16 nm和48 nm厚度的nMAGs的AFM图像
图3 (a)基于推拉式微器件的nMAGs原位扫描电镜拉伸测试装置，由定量纳米压头驱动。(b)位移速率恒定为10 nm s的单轴拉伸下16 nm nMAG的载荷位移曲线。(c)不同厚度nMAGs的强度和应变。(d)微褶皱HRTEM和SEM图像。(e)破碎的48nm nMAG的SEM图像， (f)在48 nm nMAG中提取的石墨烯薄片的SEM图像。(i)不同手性角度的平面石墨烯纳米带(GNR)和折叠石墨烯纳米带(fGNR)模型。(j)手性角为0(扶手边)时GNR和fGNR的应力应变曲线。(k)可变手性角fGNR的屈服应变和应力。
图4 (a)自热法测定nMAGs和TGF (10 μm)热导率和电子导率的厚度依赖性(b) nMAG (24 nm)和TGF的霍尔效应电子迁移率。(c) TGF/BaF2、nMAG/BaF2与石墨(功率密度1.5 mW mm2;泵浦波长: (d) nmagc基热声器件的原理图表示(e) nMAG的声压级(1 × 1 cm-2，厚度24 nm)在5 cm距离处记录 (f)触发信号与声信号在1 cm距离(频率，10-50 kHz)处的瞬态响应(g) nMAG/SiO2太赫兹传感器示意图。(h) nMAG (24 nm)超材料在不同葡萄糖浓度下的反射率曲线。(i) nMAG (24 nm)超材料在不同激光(532 nm)功率密度下的反射率曲线。
相关科研成果由浙江大学Chao Gao和香港城市大学Yang Lu等人于2021年发表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202104195）上。原文：Multifunctional Macroassembled Graphene Nanofilms with High Crystallinity。
陆洋
香港城市大学机械工程学系副教授。主要从事微纳米力学研究，特别是对于低维材料的力学行为及其尺度效应的探索，促进其在微机械/机电系统、纳米技术及先进制造等实际应用。陆博士及其合作者在早前的研究中发现了超细金属纳米线的“冷焊”现象以及纳米尺度下硅和金刚石的“超大弹性”，有望应用于创新电子以及量子器件。他以第一或通讯作者在Science、Nature Nanotechnology、Science Advances、Nature Communications等学术刊物发表文章70余篇，并担任Materials Today、Acta Mechanica Sinica、中国科学: 技术科学等学术期刊的编辑。
陆博士曾获得香港城市大学2019年度“杰出研究奖（青年学者）” 和2017年度“校长奖”，以及首批国家自然科学基金优秀青年科学基金（港澳）以及香港研究资助局“研资局研究学者”（RFS）项目。课题将集中在金属和共价晶体材料在微纳米尺度下的机械性能和变形行为，以及探索半导体材料在大应变下的电学和光电性质并用于微加工器件。
课题组与依托单位具有丰富的硬件研究资源（如场发射透射电子显微镜，场发射聚焦离子束FIB，场发射及普通扫描电子显微镜，阴极发光显微镜，以及多种原位透射电镜纳米力学测试样品杆、透射电镜原位加热电学样品杆，原位扫描电子显微镜测试样品平台以及离子减薄仪等多种先进测试仪器），以及广泛的国内外合作伙伴（如麻省理工大学、清华大学、浙江大学等机构）。
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