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  石墨烯衍生物，如氧化石墨烯，因其獨(dú)特的理化特性、低成本的制備過(guò)程和良好的加工性能，被廣泛應(yīng)用于二維材料的宏觀組裝。理解石墨烯衍生物的自組裝、膠體和流變性質(zhì)對(duì)建立石墨烯基材料的形成-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系具有重要意義。清華大學(xué)化工系高分子所王曉工教授系統(tǒng)綜述了其課題組近年來(lái)在石墨烯衍生物的組裝、膠體、流變方向的工作及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。

  專(zhuān)論首先從分子結(jié)構(gòu)的角度分析了石墨烯衍生物之間的膠體力。根據(jù)制備條件和物理化學(xué)改性，石墨烯衍生物可以顯示出類(lèi)似于電解質(zhì)、兩親性物和膠體的特性。通過(guò)調(diào)控石墨烯膠體相互作用，作者發(fā)展了層層自組裝、絮凝自組裝和溶液誘導(dǎo)自組裝，制備出石墨烯衍生物的宏觀組裝體，例如超薄膜、多孔材料和納米卷。專(zhuān)論總結(jié)了作者對(duì)于石墨烯衍生物流變特性的發(fā)現(xiàn)，例如石墨烯凝膠的強(qiáng)剪切變稀和超快模量回復(fù)。利用這些流變特性，作者將各種濕法加工技術(shù)，如噴涂、刮涂、3D打印等，用于石墨烯膠體的加工，并制備了石墨烯超級(jí)電容器。

  專(zhuān)論進(jìn)一步展望了石墨烯膠體在表征、加工與功能性應(yīng)用的前景與挑戰(zhàn)。石墨烯膠體的低透光性，限制了傳統(tǒng)的光散射表征的應(yīng)用，需要發(fā)展X射線、中子散射等技術(shù)對(duì)石墨烯膠體進(jìn)行多尺度、實(shí)時(shí)、原位表征。由于石墨烯納米片的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多分散尺寸，需要結(jié)合模擬和實(shí)驗(yàn)加深對(duì)其膠體和流變行為的理解。此外，針對(duì)石墨烯衍生物的流變與力學(xué)特性，作者深入展望了其作為多功能軟物質(zhì)平臺(tái)，在能源、傳感、生物電子等領(lǐng)域的前景。

  該專(zhuān)論即將發(fā)表于Chinese Journal of Polymer Science 2020年 “Polymers for Energy and Electronic Devices”專(zhuān)輯。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-020-2411-0