石墨烯是石墨、富勒烯和碳纳米管的基本单元，具有单原子层厚度的稳定二维六边形蜂窝结构，展示出了优秀的电学、机械性能。在石墨烯合成方法中，化学氧化石墨烯法由于具有容易形成单层、可扩展性和低成本等优点，因此具有更广阔的应用前景。近年来，关于还原氧化石墨烯的图案化方法的探索成为了氧化石墨烯实际应用的重要挑战之一。目前常用的方法包括软印章（聚二甲基硅氧烷）和静电引导两种。为了满足石墨烯的需求量，推动石墨烯应用的发展，就需要找到一种更低成本、更为有效的图案化方法。
　　氧化石墨烯作为一种良好的亲水性材料可以通过表面工程来有效地实现图案化。但是，当敏感材料与基底之间缺少静电作用时，表面工程的图案化方法就变得十分困难。为了摆脱外力对氧化石墨烯膜图案化的限制，科学家提出了结合旋涂的浸润性调制技术，使得氧化石墨烯图案化方法更具有普适性和应用性。而浸润性调制技术则是通过简单的衬底处理技术或者对石墨烯混合溶剂的选择来实现的。这种简单有效、通用的、低成本的方法在有机电子、柔性透明导电薄膜和柔性半透明传感器中均具有无限应用前景。

　　一组科学家利用这种结合旋涂的浸润性调制技术成功地在二氧化硅基底上实现了还原/氧化石墨烯层的图案化。首先在二氧化硅基底上使用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷（PFS）对非图案区域进行处理，使其成疏水性。然后，在掩膜下利用紫外线臭氧（UVO）处理基底上的图案化区域（文字“ICCAS”）。随后，在处理完成的基底上滴足够量的氧化石墨烯分散液，旋涂成膜，最后进行热还原得到图案化的还原氧化石墨烯膜。此外，科学家在探究影响图案化过程的关键旋涂参数时发现，当旋涂速率被控制在3000 r/m以上时，可以达到良好的均匀性和覆盖率。在图案化的过程中，溶液在基底上的浸润性和浓度确定了沉积区域以及氧化石墨烯层的覆盖率。而氧化石墨烯分散液的润湿性是由不同的UVO处理时间控制的。氧化石墨烯层的覆盖率随着氧化石墨烯分散液浓度的增加而逐渐增加，当浓度达到1.5 mg/mL以上时，形成近100%覆盖，也可以利用低浓度溶液多次旋涂实现全覆盖。由此，获得了结合旋涂的浸润性调制技术的最优条件（UVO处理180 s，2 mg/ml浓度的氧化石墨烯分散液，在大于3000 r/m的速度下进行旋涂），最易在基底制定区域内获得给定图案。

文章链接：Guo Y, Di C, Liu H, et al. General Route toward Patterning of Graphene Oxide by a Combination of Wettability Modulation and Spin-Coating[J]. Acs Nano,2010, 4(10):5749-5754.

来源：OIL实验室