［本站讯］近日，海洋研究院韩琳教授课题组在超低粘附激光诱导石墨烯制备及其应用方面取得新进展，相关成果分别以“Laser-induced Graphene Superhydrophobic Surface Transition from Pinning to Rolling for Multiple Applications”和“Controllable Nanoparticle Aggregation through a Superhydrophobic Laser-Induced Graphene Dynamic System for Surface-Enhanced Raman Scattering Detection”为题分别发表在国际期刊Small Methods（IF：14.188）与ACS Applied Materials &Interfaces（IF：9.229）上。山东大学为该论文的第一完成单位，海洋研究院韩云蕊助理研究员和2017级博士研究生韩应宽为共同第一作者，韩琳教授和张宇副教授为共同通讯作者。
超疏水表面具有保持干燥、自清洁和避免生物污染的特性，在海水淡化、能源、环境和生物医学等领域应用广泛。超疏水表面要求材料具有较低的表面化学能和微纳米表面粗糙度来维持较小的固液接触角。如何利用简单工艺获得超疏水表面一直是超疏水材料相关应用领域中亟待解决的难题。
图1 超疏水LIG表面从钉扎到去钉扎转变的原理及其应用
韩琳教授课题组利用激光诱导技术制备石墨烯的过程中首次发现通过简单的有机溶剂处理（如乙醇）可将具有扎钉效应的疏水石墨烯表面转变成滚动超疏水表面；通过对石墨烯材料结构和性能的深入研究发现这种从扎钉疏水表面到滚动疏水表面的转变是由石墨烯材料微观结构和表面化学成分的变化引起的。工艺过程非常简单，无需特殊设备和特殊气体。这一发现不但是材料制备领域的重要突破，而且也将推动超疏水材料在环境、生物医学、能源等领域的实际应用。
同时课题组受超疏水仿生表面启发，利用超疏水激光诱导石墨烯（LIG）开发了一种金纳米颗粒（AuNP）可控聚集的SERS检测系统。首次通过在LIG表面进行溶剂（如乙醇）浸泡处理，实现了液滴由钉扎到滚动的转变，从而完成表面润湿性能由玫瑰花瓣效应（RPE）到荷叶效应（LLE）的转变，研究成果可应用于SERS超灵敏传感检测、油水分离以及除冰等领域。在上述研究基础上，该团队进一步设计制备了LLE-RPE超疏水集成芯片，耦合流体力学调控待检测液滴的滚动和停滞。芯片的前端为LLE超疏水区，后端为RPE超疏水区，利用微风力系统，液滴在LLE段滚动以实现AuNPs的碰撞和聚集，最后在RPE段钉扎检测。该检测平台实现了目标分析物高速（243s / 18μL）、超低浓度（10-17M）的检测。
图2 LLE-RPE超疏水集成芯片的设计及纳米颗粒聚集检测原理
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金杰出青年基金等资助。
原文链接：1、https://doi.org/10.1002/smtd.202200096
2.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c21159
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