Scherinduzierte interfaciale strukturelle Umwandlung von Graphenoxid zu Graphen im Makromaßstab

Zusammenfassung Die kontrollierbare Anpassung einer idealen Graphenstruktur an der Oberfläche/Interfase ist wichtig, um viele der potenziellen Eigenschaften und Anwendungen von Graphen zu erreichen. Hier wird ein Phänomen beobachtet, bei dem Reibung die strukturelle Umwandlung von Graphenoxid (GO) zu Graphen perfekt an einer gleitenden Makrooberfläche induzieren kann. Die Kontrollfaktoren und der molekulare Wechselwirkungsmechanismus werden durch Experimente und theoretische Simulation weiter aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Scherrkraft die tribochemischen Reaktionen zwischen der –OH-Gruppe von GO und der aktiven Bindung des Gegenüber sowie den –OH-Gruppen benachbarter GO-Blätter antreibt, was zum Bruch der COH-Bindung führt. Dies führt zur Transformation von sp³-C zu sp²-C und damit zur Bildung eines perfekten sechsatomigen Rings. Die gebrochenen Hydroxylgruppen verbinden sich mit der hangenden Bindung des Reibungspaares oder fangen Wasserstoff von der Hydroxylgruppe des benachbarten GO-Blattes ein und erzeugen Wassermoleküle. Diese Studie liefert weitere Informationen zu einer neuartigen Methode zur Manipulation der interfacialen Struktur von Graphen im Makromaßstab durch eine einfache Gleithandlung. Die Methode bietet auch eine neue Möglichkeit zur Kraftmessung durch die Detektion der freigesetzten H₂O-Moleküle.