Ultrastretchable Graphene-Based Molecular Barriers for Chemical Protection, Detection, and Actuation.
Ultrastretchable Graphene-Based Molecular Barriers for Chemical Protection, Detection, and Actuation.
复制标题
可用于化学保护，检测和致动的超湿石墨烯分子屏障。
DOI：
10.1021/acsnano.7b05961
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发表时间：
2018-01-23
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Hurt RH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen PY;Zhang M;Liu M;Wong IY;Hurt RH
许多技术需要阻挡膜来阻碍外部环境和所需内部小气候之间的分子传输。增加阻隔膜的可伸缩性将使其在包装、纺织品和柔性器件中得到应用，但经典的阻隔材料使用的是致密、有序的分子结构，在小的拉伸应变下很容易断裂。在这里，我们展示了基于石墨烯的纹理涂层可以作为超可伸展的分子势垒，通过模拟聚合物的弹性的程序化展开，可以扩展到1500%的面应变。这些涂层在大变形下保留了阻隔功能，可以共形应用于平面或曲面，在这些表面上它们不会被洗涤，机械上对循环具有很强的耐用性。这些石墨烯-聚合物双层结构还可以作为传感器或执行器，通过不对称的聚合物溶胀将化学刺激转化为机械变形和电阻变化。这些结果可能使集化学保护、传感和驱动为一体的多功能织物成为可能，并进一步应用于选择性屏障、薄膜、可拉伸电子设备或软机器人。
A wide range of technologies require barrier films to impede molecular transport between the external environment and a desired internal microclimate. Adding stretchability to barrier films would enable the applications in packaging, textiles, and flexible devices, but classical barrier materials utilized dense, ordered molecular architectures that easily fracture under small tensile strain. Here, we show that textured graphene-based coatings can serve as ultra-stretchable molecular barriers expandable to 1500% areal strain through programmed unfolding that mimics the elasticity of polymers. These coatings retain barrier function under large deformation and can be conformally applied to planar or curved surfaces, where they are washfast and mechanically robust to cycling. These graphene-polymer bilayer structures also function as sensors or actuators by transducing chemical stimuli into mechanical deformation and electrical resistance change through asymmetric polymer swelling. These results may enable multifunctional fabrics that integrate chemical protection, sensing and actuation, with further applications as selective barriers, membranes, stretchable electronics, or soft robotics.
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