在光通信領域,徐等人開發了飛秒氧化石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器,與基于石墨烯的可飽和吸收體相比,具有性能有所提升,并且具有易于制造的優點[95],這是GO/RGO在與光纖結合應用**早的報道之一。在傳感領域,Sridevi等提出了一種基于腐蝕布拉格光柵光纖(FBG)外加GO涂層的高靈敏、高精度生化傳感器,該方法在檢測刀豆球蛋白A中進行了試驗[96]。為了探索光纖技術和GO特性結合的優點,文獻[97]介紹了不同的GO涂層在光纖樣品上應用的特點,還分析了在傾斜布拉格光柵光纖FBG(TFBG)表面增加GO涂層對折射率(RI)變化的影響,論證了這種構型對新傳感器的發展的適用性。圖9.14給出了歸一化的折射率變化數據,顯示了這種構型在多種傳感領域應用的可能。氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。進口氧化石墨吸附
解決GO在不同介質中的解理和分散等問題是實現GO廣泛應用的重要前提。此外,不同的應用體系往往要不同的功能體現和界面結合等特征,故而要經常對GO表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團,也可在GO表面引入其他功能基團,或者利用GO之間和GO與其它物質間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學反應接枝其他官能團。由于GO結構的不確定性,以上均屬于一大類復雜的GO化學,導致采用化學方式對GO進行修飾與改性機理復雜化,很難得到結構單一的產品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題,但是對GO復合材料優異性能的期望使得非常必要總結對GO進行修飾改性的常用方法和技術,同時也是氧化石墨烯相關材料應用能否實現穩定、可控規模化應用的關鍵。進口氧化石墨吸附關于GO與水泥基復合材料的作用機制,研究者也有不同的觀點,目前仍沒有定論。
近年來研究者發現石墨烯由于它獨特的零帶隙結構,對所有波段的光都無選擇性的吸收,且具有超快的恢復時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應用于調Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經成為超快脈沖激光器研究領域的熱點。2009年,Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實現了通信波段的超短孤子脈沖輸出,脈沖寬度達到了756fs。他們證實了由于泡利阻塞原理,零帶隙材料石墨烯在強激光激發下可以容易的實現可飽和吸收,而且這種可飽和吸收是與頻率不相關的,即石墨烯作為可飽和吸收體可實現對所有波長的光都有可飽和吸收作用。
氧化石墨烯經還原處理后,對于提高其導電性、比表面等大有裨益,使得石墨烯可以應用于對于導電性、導熱性等要求更高的應用中。在還原過程,含氧官能團的去除和控制過程本身也可成為石墨烯改性的一種方式,根據還原方式的不同得到的石墨烯也具有不同的特性和應用場景。例如,通過熱還原方式得到的還原氧化石墨烯結構、形貌、組分可通過還原條件進行適當的調控。Dou等1人介紹了在氬氣流下在1100-2000°C的溫度范圍內進行熱處理得到的石墨烯結構和吸附性能的研究。所得到石墨烯粉體材料的表面積增加至超過起始前驅體材料四倍,對氧化石墨烯進行熱還原處理提高了氧化石墨烯的熱學性能,賦予了氧化石墨烯材料熱管理方面的應用。調控反應過程中氧化條件,減少面內大面積反應,減少缺陷,提升還原效率。
氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在光電傳感領域的應用,其基本依據是本章前面部分所涉及到的各種光學性質。氧化石墨烯因含氧官能團的存在具備了豐富的光學特性,在還原為還原氧化石墨烯的過程中,不同的還原程度又具備了不同的性質,從結構方面而言,是其SP2碳域與SP3碳域相互分割、相互影響、相互轉化帶來了如此豐富的特性。也正是這些官能團的存在,使得氧化石墨烯可以方便的采用各種基于溶液的方法適應多種場合的需要,克服了CVD和機械剝離石墨烯在轉移和大面積應用時存在的缺點,也正是這些官能團的存在,使其便于實現功能化修飾,為其在不同場景的應用提供了一個廣闊的平臺。氧化石墨可以用于提高環氧樹脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導熱性能。進口氧化石墨吸附
將氧化石墨暴露在強脈沖光線下,例如氙氣燈也能得到石墨烯。進口氧化石墨吸附
由于GO表面具有較高的親和力,蛋白質可以吸附在GO表面,因此在生物液體中可以通過蛋白質來調節GO與細胞膜的相互作用。如,血液中存在著大量的血清蛋白,可能會潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細胞膜的滲透性,抑制了GO對細胞膜的破壞,同時降低了GO的細胞毒性。基于分子動力學研究分析,他們推斷可能是由于GO-蛋白質之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時,GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發現,特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此,GO與血清蛋白之間是相互影響的。進口氧化石墨吸附