Fibres de graphène robustes, solides et conductrices par optimisation de la chimie de surface du précurseur d'oxyde de graphène

Résumé Les fibres de graphène avec des propriétés mécaniques et multifonctionnelles intégrées sont fortement recherchées pour diverses applications potentielles. Cependant, il reste un défi de produire efficacement des fibres de graphène haute performance en raison des structures imparfaites et des conditions de graphitisation difficiles. Dans ce document, une méthodologie de filage humide évolutive sans additifs est démontrée pour produire des fibres de graphène prêtes, solides et conductrices en optimisant la chimie de surface des feuilles d'oxyde de graphène (GO) et en contrôlant leur comportement de filage et d'assemblage. Grâce à des GO avec moins de terminaisons de surface et de faibles défauts structurels (f-GO), les fibres f-GO prêtes possèdent une microstructure compacte et ordonnée ainsi que de fortes interactions intercalaires, offrant une résistance à la traction record de 791,7 MPa et une grande ténacité de 24,0 MJ m−3 en raison du comportement de renforcement induit par l'étirement. Après réduction chimique douce, les fibres de f-GO réduites héritent de la microstructure optimisée et présentent une résistance à la traction exceptionnelle de 875,9 MPa et une grande ténacité de 13,3 MJ m−3. De plus, les défauts structurels réparables sur les feuilles de f-GO permettent la restauration instantanée des structures conjuguées intrinsèques, offrant une conductivité électrique superbe de 1,06 × 10^5 S m−1. Par conséquent, cette étude fournit une méthodologie facile, efficace et évolutive pour la fabrication de fibres de graphène haute performance et multifonctionnelles et de dispositifs portables flexibles.