光可切换的石墨烯膜制造技术

公开了石墨烯复合物。石墨烯复合物可以包括例如光可切换层、石墨烯层和基材。在一些实施例中，石墨烯复合物可以包括具有光可切换表面特性的石墨烯层。还公开了制作石墨烯复合物的方法。还公开了被配置为制作和使用所述复合物的设备和系统。

Switchable graphene film

Graphene complex. The graphene complex may include, for example, a light switchable layer, a graphene layer, and a substrate. In some embodiments, the graphene complex may include a graphene layer having a light switchable surface characteristic. Also disclosed are methods of making graphene complexes. Devices and systems configured to make and use the complex are also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
除非在此处进行说明，否则该部分所描述的材料不是本申请权利要求的现有技术并且不因包含在该部分中而承认是现有技术。固体表面的湿润性是包括膜和传感器在内的用于不同应用的材料的特性。疏水表面通常是绝缘的，并且因此是高度导电的表面，诸如石墨烯，趋于不是疏水的且缺乏湿润性。专利技术概述前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。除了上文所描述的示例性的方面、实施例和特征之外，通过参考附图以及下面的详细说明，另外的方面、实施例和特征将变得清晰可见。在一些实施例中，提供了一种石墨烯复合物，包括：光可切换层，其配置成在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；石墨烯层，其布置在光可切换层上；以及基材，其中光可切换层布置在基材与石墨烯层之间。还提供了制作石墨烯复合物的方法，包括：提供基材；将光可切换层形成在基材上，所述光可切换层被配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；以及将石墨烯施加到所述光可切换层上。一些实施例提供了一种方法，包括：提供石墨烯复合物，所述石墨烯复合物包括：光可切换层，其被配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；石墨烯层，其布置在光可切换层上；以及基材，其中光可切换层布置在基材与石墨烯层之间；将第一辐射施加到光可切换层上，用于使得光可切换层的至少一部分处于疏水状态；以及将第二辐射施加到光可切换层上，用于使得光可切换层的至少一部分处于亲水状态。还提供了感测样品中的一种或多种分析物的方法，所述方法包括：提供石墨烯复合物，所述石墨烯复合物包括：光可切换层，其被配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；石墨烯层，其布置在光可切换层上；以及基材，其中光可切换层布置在基材与石墨烯层之间；将第一辐射施加到光可切换层上，用于使得光可切换层的至少一部分处于疏水状态；在光可切换层处于疏水状态的同时，使样品与石墨烯层接触；将第一电压施加到石墨烯层上，使得第一电流在石墨烯层中流动；以及在施加第一电压的同时，测量石墨烯层中的第一电流。一些实施例提供了一种设备，包括：石墨烯复合物，所述石墨烯复合物包括：光可切换层，其配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；石墨烯层，其布置在光可切换层上；以及基材，其中光可切换层布置在基材与石墨烯层之间；第一光源，其被配置为将第一辐射施加到光可切换层上，用于使得光可切换层的至少一部分处于疏水状态；以及第二光源，其被配置为将第二辐射施加到光可切换层上，用于使得光可切换层的至少一部分处于亲水状态。进一步提供了用于制作石墨烯复合物的系统，所述系统包括：控制器；光可切换层施加器，其经由所述控制器被配置为将光可切换层或其前体施加到基材上；以及石墨烯施加器，其经由所述控制器被配置为将石墨烯施加到光可切换层上。附图说明通过下面结合附图给出的详细说明和随附的权利要求，本公开的前述特征以及其它特征将变得更加清晰。应理解的是，这些附图仅描绘了依照本公开的多个实施例，因此，不应视为对本专利技术范围的限制，将通过利用附图结合附加的具体描述和细节对本公开进行说明。图1A-B示出依照本公开的至少一些实施例的石墨烯复合物的示例。图2是示出依照本公开的至少一些实施例的制作石墨烯复合物的方法的一个示例的流程图。图3是示出依照本公开的至少一些实施例的被配置为控制一个或多个操作的系统的一个示例的框图。图4A-B是示出依照本公开的至少一些实施例的可被配置为控制一个或多个操作的计算设备的一个示例的框图。图5是示出依照本公开的至少一些实施例的使用石墨烯复合物的方法的一个示例的流程图。图6是示出依照本公开的至少一些实施例的感测样品中的一种或多种分析物的方法的一个示例的流程图。图7是示出依照本公开的至少一些实施例的可被配置为使用石墨烯复合物的设备的一个示例的框图。专利技术详述在下面的详细说明中，将参考附图，附图构成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文指出，否则相似的符号通常表示相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所描述的示例性实施例不意在限制。可以使用其它实施例，并且可以做出其它改变，而不偏离本文呈现的主题的精神或范围。如本文大致描述且如图中所图示的，本公开的各方面可以以各种不同配置被布置、替代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确地构思出且构成本公开的一部分。简言之，本文描述了石墨烯复合物。石墨烯复合物可以包括例如光可切换层、石墨烯层和基材。在一些实施例中，石墨烯复合物可以包括具有光可切换表面特性的石墨烯层。制作石墨烯复合物的方法被进一步公开。还公开了被配置为制作和使用该复合物的设备和系统。如本文所使用的，“烷基”是指包括全饱和(无双键或三键)的烃族(hydrocarbongroup)的直的或分支的烃链。化合物的烷基可被指定为“C1-C4烷基”或类似指定物。仅通过示例的方式，“C1-C4烷基”可以指示在烷基链中存在一个至四个碳原子，例如烷基链可选自甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基，异丁基，仲丁基，和叔丁基。典型的烷基可以包括但绝不限于甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，异丁基，叔丁基，戊基，己基等。如本文所使用的，“烷氧基”是指式-OR，其中R是如上定义的烷基。烷氧基的非限制列表可以包含甲氧基、乙氧基、正丙氧基(n-propoxy)、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基(n-butoxy)、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。如本文所使用的，“卤代烷基(haloalkyl)”是指其中一个或多个氢原子被卤素取代的烷基(例如，单卤代烷，对卤代烷和三卤代烷)。这类基团可包括但不限于：氯甲基(chloromethoxy)，氟甲基(fluoromethoxy)，二氟甲基(difluoromethoxy)，三氟甲基(trifluoromethoxy)，1-氯-2-氟甲基(1-chloro-2-fluoromethoxy)和2-氟异丁基(2-fluoroisobutoxy)。如本文所使用的，“卤代烷氧基”是指其中一个或多个氢原子被卤素取代的烷氧基(例如，单卤代烷氧基，二卤代烷氧基和三卤代烷氧基)。这类基团可包括但不限于：氯甲氧基，氟甲氧基，二氟甲氧基，三氟甲氧基，1-氯-2-氟甲氧基和2-氟异丁氧基。如本文所使用的，术语“C1-20-亚烷基(alkylene)”，单独地或者与另一基团相结合，是指通过从包含一至二十个碳原子的脂肪烃中去除两个氢原子而得到的二价烷基基团，其可任选地为非饱和的以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合物，包括：光可切换层，其被配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；石墨烯层，其布置在所述光可切换层上；以及基材，其中所述光可切换层布置在所述基材与所述石墨烯层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种石墨烯复合物，包括：
光可切换层，其被配置为在疏水状态与亲水状态之间可逆地变化；
石墨烯层，其布置在所述光可切换层上；以及
基材，其中所述光可切换层布置在所述基材与所述石墨烯层之间。
2.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层包括至
少一种偶氮苯化合物。
3.如权利要求2所述的石墨烯复合物，其中所述偶氮苯化合物由下
式表示：
其中，R1是疏水部分，R2是间隔基团，且R3是偶联基团。
4.如权利要求3所述的石墨烯复合物，其中所述疏水部分包括烷基、
卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基或卤素。
5.如权利要求3所述的石墨烯复合物，其中所述间隔基团包括C1-20亚烷基。
6.如权利要求3所述的石墨烯复合物，其中所述偶联基团包括胺、
羧酸、硫醇或硅烷偶联基团。
7.如权利要求2所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层进一步
包括聚合物，其中所述偶氮苯化合物与所述聚合物共轭。
8.如权利要求7所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层进一步
包括静电纺纳米纤维，其中所述静电纺纳米纤维包括所述聚合物。
9.如权利要求7所述的石墨烯复合物，其中所述聚合物包括刷状共
聚物。
10.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层具有纳

\t米级粗糙度。
11.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层具有大
于或等于约2nm的厚度。
12.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述光可切换层包括自
组装单层。
13.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述石墨烯层具有小于
或等于约2nm的厚度。
14.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述石墨烯层具有小于
六个石墨烯片的厚度。
15.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中当所述光可切换层处于
所述疏水状态时，所述石墨烯层展现出至少约80°的水接触角。
16.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中当所述光可切换层处于
所述亲水状态时，所述石墨烯层展现出小于或等于约60°的水接触角。
17.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中当所述光可切换层处于
所述疏水状态时，所述石墨烯层展现出第一水接触角，而当所述光可切换
层处于所述亲水状态时，所述石墨烯层展现出第二水接触角，并且其中所
述第一水接触角与所述第二水接触角之间的差在5°至150°的范围内。
18.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述石墨烯层布置在所
述光可切换层的3.0nm、2.5nm、2.0nm或1.5nm内。
19.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述石墨烯层直接布置
在所述光可切换层上。
20.如权利要求1所述的石墨烯复合物，其中所述基材包括硅或二氧
化硅。
21.一种制作石墨烯复合物的方法，所述方法包括：
提供基材；
将光可切换层形成在所述基材上，所述光可切换层被配置为在疏水状
态与亲水状态之间可逆地变化；以及
将石墨烯施加到所述光可切换层。
22.如权利要求21所述的方法，其中将所述光可切换层形成在所述
基材上包括将聚合物施加到所述基材上，其中所述聚合物包括与所述聚合
物共轭的偶氮苯化合物。
23.如权利要求22所述的方法，其中将所述聚合物施加到所述基材
上包括将静电纺纳米纤维施加到所述基材，其中所述静电纺纳米纤维包括
所述聚合物。
24.如权利要求21所述的方法，其中将所述光可切换层形成在所述
基材上包括：
将聚合物施加到所述基材上；以及
使偶氮苯化合物与所述聚合物共轭。
25.如权利要求21所述的方法，其中将所述光可切换层形成在所述
基材上包括使偶氮苯化合物与所述基材共轭，其中所述偶氮苯化合物包括
硅烷偶联剂。
26.如权利要求21所述的方法，其中将所述光可切换层形成在所述
基材上包括：
使含胺的硅烷偶联剂与所述基材的表面共轭；以及
使偶氮苯化合物与共轭至所述基材的表面的所述含胺的硅烷偶联剂
反应。
27.如权利要求21所述的方法，其中提供所述基材包括将二氧化硅
纳米颗粒施加到所述基材，以及将带负电的聚合物施加到所述二氧化硅纳
米颗粒。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述带负电的聚合物包括聚(烯
丙胺盐酸盐)。
29.如权利要求21所述的方法，其中将石墨烯施加到光可切换层包
括将混合物施加到所述光可切换层，其中所述混合物包括分散在溶剂中的
石墨烯。
30.如权利要求29所述的方法，其中将所述混合物施加到所述光可
切换层包括选自下述的方法：浸涂、旋涂、辊涂、喷涂、气刀涂布、狭槽
挤压式涂布和棒杆涂布。
31.一种方法，其包括：
提供石墨烯复合物，所述石墨烯复合物包括：
光可切换层，其被配置成在疏水状态与亲水状态之间可逆地变
化；
石墨烯层，其布置在所述光可切换层上；以及
基材，其中所述光可切换层布置在所述基材与所述石墨烯层之
间；
将第一辐射施加到所述光可切换层，用于使得所述光可切换层的至少
一部分处于疏水状态；以及
将第二辐射施加到所述光可切换层，用于使得所述光可切换层的至少
一部分处于亲水状态。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述第一辐射具有大于400nm
的峰值发射波长。
33.如权利要求31所述的方法，其中所述第二辐射具有小于400nm
的峰值发射波长。
34.如权利要求31所述的方法，其中所述石墨烯层具有小于或等于
约2nm的厚度。
35...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·安德森，A·宋，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US