當水分子撞上石墨烯，會有什么美妙的事情發(fā)生？

研究發(fā)現(xiàn)，水分子和石墨烯之間的相互作用可以自發(fā)產(chǎn)生可觀的機械能和電能，由此可以制備出一系列新型的自驅(qū)動器件和產(chǎn)電器件，具有巨大的研究價值和潛在應(yīng)用前景。

水是自然界中最常見的資源之一，廉價，易得。另一方面，石墨烯基的材料，作為近年來的明星材料，在能源轉(zhuǎn)換的各個領(lǐng)域，展現(xiàn)出了巨大的潛力。近日，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院韓慶、曲良體研究團隊在Small Methods期刊上發(fā)表了綜述論文“Interactions between Graphene‐Based Materials and Water Molecules toward Actuator and Electricity‐Generator Applications”，系統(tǒng)總結(jié)了近期有關(guān)于水和石墨烯基材料間的相互作用原理與機制，并展現(xiàn)了其在驅(qū)動器件和產(chǎn)電器件方面的重要應(yīng)用前景。論文分別對不同狀態(tài)水（包括液體、水蒸氣、水溶液）與石墨烯基材料之間相互作用構(gòu)建的驅(qū)動器件和電能發(fā)生器件進行了討論。

在石墨烯-水驅(qū)動器方面，由于石墨烯與氧化石墨烯與水的親和能力不同，石墨烯基材料在水分子接近時，氧化的石墨烯表現(xiàn)為水分子的吸附作用，而石墨烯表面則幾乎無明顯反應(yīng)，因此片層內(nèi)與片層間就產(chǎn)生不同的形變，造成機械驅(qū)動效果。

在石墨烯-水相互作用產(chǎn)生電能方面，圍繞不同維度材料體系，包括一維石墨烯基纖維、二維石墨烯薄膜、三維石墨烯泡沫，分別詳細介紹了其電能發(fā)生的機理及最新研究進展，對不同產(chǎn)電機制，例如水流動誘導(dǎo)自由電子定向運動，水汽誘導(dǎo)含氧官能團梯度中氫離子定向遷移等展開討論。

對于這兩個新興研究領(lǐng)域，論文也探討了目前研究中存在的挑戰(zhàn)和可能的解決途徑和思路。論文發(fā)表于：Small Methods?Pub Date?:?2018-07-25?, DOI:?10.1002/smtd.201800108