二硫化鎢（WS?）與石墨烯複合是材料科學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究方向，二者的複合能夠?qū)⒏髯缘膬?yōu)勢相結(jié)合，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而賦予複合材料許多優(yōu)異的性能如催化性能與電化學(xué)性能等。
中鎢智造二硫化鎢和石墨烯都是典型的二維材料。石墨烯是由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)等性能。WS?具有類似三明治的層狀結(jié)構(gòu)，由鎢原子和硫原子通過共價鍵結(jié)合而成，層間通過范德華力相互作用。二者的二維結(jié)構(gòu)使其在複合時能夠較好地相互貼合，形成穩(wěn)定的複合結(jié)構(gòu)，有利於發(fā)揮協(xié)同作用。
中鎢智造二硫化鎢圖片
1.增強電學(xué)性能
形成高效導(dǎo)電網(wǎng)路：石墨烯的高導(dǎo)電性可以在WS?中構(gòu)建起高效的電子傳輸通道。當(dāng)二者複合時，電子能夠在石墨烯和WS?之間快速傳輸，大大提高了複合材料的整體電導(dǎo)率。這對於提高材料在電子器件中的導(dǎo)電性能非常關(guān)鍵，例如在電晶體、電極材料等應(yīng)用中，可以降低電阻，提高電子遷移效率，從而提升器件的性能和運行速度。
調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)：複合後，石墨烯與WS?之間的相互作用會導(dǎo)致WS?的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。通過控制複合材料的製備工藝和二者的比例，可以精確調(diào)節(jié)能帶間隙，使其滿足不同電子器件的需求。例如，在光電器件中，合適的能帶結(jié)構(gòu)可以使材料對特定波長的光具有更好的吸收和發(fā)射特性，提高光電轉(zhuǎn)換效率。
2.改善力學(xué)性能
增強力學(xué)強度：石墨烯具有極高的強度和模量，被譽為“新材料之王”。將石墨烯與WS?複合後，石墨烯就像“納米級增強筋”一樣分佈在WS?的層間或表面，能夠有效阻止WS?層間的滑動和裂紋擴展，從而顯著提高複合材料的力學(xué)強度和韌性。這種增強效果在製備高性能複合材料塗層、薄膜等方面具有重要意義，可以提高材料的耐磨性、抗疲勞性等力學(xué)性能，延長其使用壽命。
提高柔韌性：WS?層狀結(jié)構(gòu)在一定程度上限制了材料的柔韌性，而石墨烯的柔韌性極佳。複合後，石墨烯能夠賦予WS?更好的柔韌性，使複合材料在彎曲、折迭等情況下仍能保持較好的性能，這對於可穿戴設(shè)備、柔性電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。
3.提升電化學(xué)性能
增加活性位點：在能源存儲和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，如鋰離子電池、超級電容器等，材料的電化學(xué)性能與其活性位元點的數(shù)量密切相關(guān)。石墨烯的高比表面積為電化學(xué)反應(yīng)提供了豐富的活性位點，同時能夠促進(jìn)電解質(zhì)與材料的充分接觸。與WS?複合後，二者協(xié)同作用，進(jìn)一步增加了複合材料的活性位點數(shù)量，有利於鋰離子的嵌入和脫出，提高電池的比容量和充放電效率。
改善迴圈穩(wěn)定性：WS?在充放電過程中容易出現(xiàn)體積變化和結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致迴圈穩(wěn)定性下降。石墨烯的存在可以緩衝WS?的體積變化，同時其良好的導(dǎo)電性有助於維持電極結(jié)構(gòu)的完整性，提高複合材料的迴圈穩(wěn)定性。例如，在鋰離子電池中，WS?-石墨烯複合電極經(jīng)過多次迴圈後，仍能保持較高的比容量和較好的充放電性能，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
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