材料牛注：[布朗大學]–揉皺一張紙，它大概就注定要被丟往垃圾桶；但新的研究顯示，反復揉皺納米材料石墨烯，反而能增強它的一些特性。在某些情況下甚至是越皺越好。

　　布朗大學工程研究表明，石墨烯在經過多重褶皺后，疏水性質會顯著提升──此性質在制造自凈表面時很有幫助。褶皺石墨烯還具有增強的電化學性能，這可能對電池和燃料電池的電極更加有利。

　　研究結果發表在雜志AdvancedMaterials.上。

　　【褶皺時代】

　　布朗大學工程研究員：RobertHurt和IanWong，兩位先前的工作為這次研究奠定了良好的基礎。團隊稍早表示，通過引入折皺到石墨烯，他們可以讓用于培養細胞的基片，轉變為更像在體內的復雜環境。對于這個最新成果，一個博士后的研究團隊領導人：Po-YenChen教授表示他想建立結合褶皺的復雜結構。“我想看看是否有創造更高層次結構的可能，”陳教授說。

　　為了要做到這一點，研究人員將氧化石墨烯沉積到收縮膜上──利用聚合膜在加熱時便會收縮的特性。當薄膜收縮時，在頂部的石墨烯就會被壓縮，使其產生褶皺。為了要觀察會產生什么樣的褶皺結構，研究人員便對同一石墨烯重復壓縮。在第一次收縮后，將膜溶解掉，然后取石墨烯置于另一個新的膜再繼續。

　　在連續幾次的收縮中，研究人員試驗了一些不同的配置。例如，有時他們夾著薄膜相反的兩端，讓他們僅沿著單軸收縮。而固定薄膜產生的周期性石墨烯層，基本上平行的褶皺會遍布它的表面。沒有夾住的薄膜則會在兩個維度收縮，即XY方向，產生出了隨機且皺巴巴的石墨烯表面。

　　在連續幾次的試驗方法中，該團隊也用了不同的收縮模式來測試。例如，他們可能會收縮同一片石墨烯，先是夾住薄膜、然后沒有夾住、最后再夾住。或者沒夾、夾緊、再松開。他們也在不同配置的收縮間轉動石墨烯，有時會使其垂直于原來的方向。

　　研究小組發現，這種連續收縮的做法可以大大地壓縮石墨烯片，使他們縮小到原來尺寸的四十分之一。他們還表示，此方法可以沿著表面制作出一些有趣的圖案，例如：褶皺可以互相疊加到彼此身上。

　　布朗大學工程學院教授及論文通訊作者之一的RobertHurt教授說：「當你更深入探討時，你會發現更大的波紋結構，其蘊含了先前留下的原始小波紋結構。」

　　這個收縮是先夾住、松開、再夾住；另一個則是先不夾、再夾、再松開，兩者看起來顯然有所不同。另一篇論文的通訊作者王教授說：「操作的順序將會決定最終的結構。」「這不是像乘法二乘三相當于三乘二，材料具有『記憶性』，而且在我們利用不同的收縮排序時會得到不同的結果。」

　　研究者想出了一種源于不同收縮配置的結構分類法。接著他們測試了幾種結構，看看他們如何改變石墨烯層的特性。

　　【增強的特性】

　　研究人員發現，一個皺巴巴的石墨烯表面會變的超疏水──能夠防止表面附著水分。當水接觸到疏水表面時，便形成水珠并滑落（當這些水珠與表面的接觸角超過160度──意指極少的水珠表面能接觸到材料──該材料便被認為是超疏水性）。研究人員發現，他們可以用三個松開的收縮褶皺做成超疏水石墨烯。

　　該小組還發現，褶皺可以提高石墨烯的電化學性質，其有利于下一代的儲能和產能設備。研究顯示，相較于平坦的石墨烯層，若用褶皺石墨烯層作為電池電極時，將會提高400%的電化學電流密度。其在電流密度上的提升將會造就更多的高效電池。

　　「你并不需要一個新材料」，陳教授說：「你只需要將石墨烯弄皺。」

　　除了電池和防水涂料，這種壓縮方式的石墨烯或許也能適用于可拉伸的電子器件──穿戴式傳感器。

　　該集團計劃繼續用不同的生產方式在石墨烯和其他納米材料上制造結構。

　　王教授說：「不只是石墨烯，現在有許多新的二維納米材料也都具有一些有趣的性質。」「所以其他材料或復合材料也能組成具有意想不到功能的特殊結構。」

　　這項研究是由布朗大學的種子基金支持。陳寶顏被Hibbit工程研究員計劃所贊助，他們支持優秀博士后研究員，使其能順利過渡到成立一個獨立企業。JaskiranjitSodhi、YangQiu、ThomasM.Valentin、RubenSpitzSteinberg和ZhongyingWang博士分別為論文的合作作者。