来自中国的一组研究人员报告了一种新的策略，即使用少量的交联剂将还原氧化石墨烯 （rGO）纳米片“缝合” 成超强，坚韧和高导电性的石墨烯薄膜。他们表明，相邻rGO纳米片之间的长链π-π键合剂的桥接可以在多种性质方面提供实质性的改进，包括拉伸强度，韧性，导电性，EMI屏蔽能力和抗机械损伤性。

“我们的石墨烯薄膜不仅具有接近1.1 GPa的创纪录拉伸强度，而且具有吸收机械能，传输电荷和屏蔽电磁干扰的卓越能力，与在更高温度下退火的石墨烯薄膜相当甚至更优，”群峰说。程北，北京航空航天大学教授。“我们的工艺在室温下使用丰富的天然石墨作为原料。这种新颖的策略可以为将低价石墨粉转化为性能更高的宏观石墨烯薄膜提供灵感，以满足未来的各种商业用途。”

对于这项工作，研究人员的灵感来自层状结构，复杂的界面结构，以及珍珠母（珍珠母）的环境温度下的生长，这是许多软体动物壳的珍珠内层。珍珠层是一种极其坚韧的天然材料的绝佳例子，尽管陶瓷成分具有脆性，但它具有结构坚固性。

Cheng指出，过去通过各种界面设计策略已经证明了许多高性能石墨烯基纳米复合材料。“然而，这些基于石墨烯的纳米复合材料通常仅显示出适度增强的机械性能，但由于添加了绝缘交联剂而导致电导率降低，阻碍了它们的实际应用，”他补充说。

在他们的工作中，该团队证明了长链π-桥接可以同时提高石墨烯薄膜的拉伸强度，韧性和导电性。他们发现，小于7％（重量）的π-π键合剂（聚合BPDD）含量可以提供最佳的性能结果。与先前报道的基于石墨烯的纳米复合材料相比，所得到的薄膜具有记录值，所述纳米复合材料在环境条件下通过各种界面相互作用桥接。

Cheng指出，与其他界面设计策略相比，长链π-桥连不仅可以为石墨烯纳米片提供高效的应力传递和大的滑移空间，而且还可以诱导石墨烯纳米片的排列，从而产生与之相当的显着导电性。高温退火石墨烯薄膜。

这些集成的高性能石墨烯薄膜可以找到许多应用，例如作为结构材料代替航空航天中的碳纤维复合材料或用于电磁干扰屏蔽中的其他功能材料，流行的便携式设备和可穿戴电子设备。

“此外，”Cheng说，“强化和增韧机制也可以促使我们克服获得强度和韧性的冲突，这两种性质在结构材料和传统复合材料中通常是相互排斥的。”

接下来，研究人员将努力开发一种大规模的制造技术，以便将这种桥接策略整合到商业应用中。此外，他们将继续开发更高性能的石墨烯薄膜，其中包括界面桥接和结构优化，适用于极端环境，如超高温或超低温。

该团队的石墨烯薄膜的性能仍然低于单层石墨烯纳米片的性质，因此他们将继续寻求解决方案，以进一步提高宏观石墨烯薄膜的拉伸强度，韧性和导电性，适用于许多应用。

此外，尽管这些石墨烯薄膜在室温下表现出高性能，但是还需要研究它们在极端环境中的性能，例如具有强辐射的外部空间，以及高温和低温的频繁变化。

“一个主要挑战可能是如何精确设计相邻微米级石墨烯纳米片之间的界面相互作用，以获得比现有碳纤维增强纳米复合材料更高的拉伸强度，”Cheng总结道。