铜上可扩展石墨烯薄膜上水冰的可控冻结透明性
材料科学
2024-03-26 v1
摘要
控制表面上的水冰形成具有重要的技术和经济意义，但对冰成核和生长机制的基本理解以及设计控制水冻结行为的表面仍不完善。石墨烯是一种二维（2D）材料，因其与液态水的特殊润湿性质（包括备受争议的润湿透明性）而被广泛研究。此外，石墨烯是烟灰颗粒的母体结构，这些颗粒在大气冰形成中被认为是重要的成核剂，因此石墨烯常被用作计算冰成核研究的模型表面。尽管如此，迄今为止，关于可扩展石墨烯薄膜上冰形成的实验报道仍然缺失。为填补这一空白，我们在此报告了在应用相关的多晶铜（Cu）上可扩展生长的化学气相沉积（CVD）石墨烯薄膜上的水冻结行为。我们发现，在Cu上生长的CVD石墨烯可以具有我们称之为的冻结透明性，即在我们测量中，石墨烯的存在不会改变Cu上液态水到固态冰的冻结温度曲线。这种冻结透明性至今未被考虑。我们还表明，石墨烯薄膜的化学功能化可以导致冻结行为向更低/更高温度的可控变化，并且观察到的冻结透明性可以通过功能化消除。因此，我们的工作引入了金属支撑上石墨烯的冻结透明性概念，并介绍了可扩展的CVD石墨烯/铜作为超薄平台，用于在技术高度相关的金属上控制冰成核行为。
引用
@article{arxiv.2403.15629,
title = {Controllable Freezing Transparency for Water Ice on Scalable Graphene Films on Copper},
author = {Bernhard Fickl and Teresa M. Seifried and Erwin Rait and Jakob Genser and Thomas Wicht and Jani Kotakoski and Günther Rupprechter and Alois Lugstein and Dengsong Zhang and Christian Dipolt and Hinrich Grothe and Dominik Eder and Bernhard C. Bayer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.15629},
year = {2024}
}