石墨烯由于六角苯環(huán)狀的石墨烯表面具有很高的化學穩(wěn)定性，與其他介質相互作用力很弱，且片層之間的凡得瓦力作用過強，導致不親水也不親油，幾乎無法與其他介質或聚合物兼容，易于團聚。但石墨烯并無法單獨存在于大自然，必須通過現代工藝來制備，比較常見的就是用氧化石墨來還原成石墨烯。

　　氧化石墨烯長久以來被視為親水性物質，因為其在水中具有優(yōu)越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石墨烯實際上具有兩親性，從石墨烯薄片邊緣到中央呈現親水至疏水的性質分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能量。其親水性被廣泛認知。

　　氧化石墨層與層間之作用力因層間距增加而減弱，且氧化石墨烯表面產生之親水官能基與水分子之氫鍵作用力，與羰基去質子化后形成之電荷相斥力，使氧化石墨可均勻分散于水中，形成單層之氧化石墨烯懸浮液。而為了得到石墨烯，需將均勻分散于水溶液中之氧化石墨烯還原成「還原氧化石墨烯rGO」，將sp3鍵結脫氧還原成sp2鍵結，而大部分氧化石墨之還原，皆藉由如聯(lián)胺(N2H4)等強還原劑進行還原，然而還原后通常形成聚集而沉淀，無法以穩(wěn)定之懸浮液存在，此原因主要為由高度親水(hydrophilic)之氧化石墨烯轉變成高度疏水(hydrophobic)之石墨烯，為了降低表面能，疏水之石墨烯傾向形成聚集物。然而若適當利用界面活性劑，修飾還原之石墨烯表面，提升親水性，則可提升還原石墨烯懸浮液之穩(wěn)定性。

　　這樣，我們大致可以整理出以下第一個結論。

　　那究竟甚么是親油端及親水端呢？比較常用的例子是肥皂。肥皂分子有一端由許多碳和氫所組成的長鏈，稱為親油端；另一端則為親水性的原子團，稱為親水端。使用肥皂時，油污被親油端吸附著，再由親水端牽入水中，達到洗凈效果。

　　至于高分子常用到的界面活性劑，其分子都是由非極性的疏水(親油)原子團和極性的親水基團組成﹐并且兩部分可以各自相對集中﹐形成一部分親水和一部分親油的兩親分子。

　　它的親水性來自極性基團與水分子的電性相互作用或形成氫鍵，這使界面活性劑分子具有溶解性質。非極性基團不但不能與水有這樣的親合作用﹐反會促使周圍水分子形成似冰結構，損失活動自由度。如果非極性基團離開水環(huán)境，則這部分水的似冰結構將解體，導致體系熵增加和吉布斯函數降低而有利于過程進行，這就是疏水效應。

　　它賦予界面活性劑分子逃離水相的趨勢。結構上的兩親性使界面活性劑具有兩種重要的基本作用：溶液表面的吸附和溶液內部的膠團形成。

　　近年來，超疏油-超親水材料由于其特殊的潤濕性在油水分離方面?zhèn)涫芮嗖A。由于「油」的表面張力遠小于水，故超疏油-超親水表面較難制備，而且超疏油表面大多超疏水，這就限制了其在油水分離方面的應用。這樣吧，我們試著把上表第四象限的缺口補起來，也就是我們要來找出「疏油親水」的石墨烯家庭成員，我們就試著先從氧化石墨烯來試試吧。

　　根據專利CN103623709B「氧化石墨烯改性超親水超疏油油水分離膜及制備方法和應用」提到，該方法將親水聚合物水敏劑與交聯(lián)成膜劑按比例混合，然后與納米硅溶膠按質量比比例溶于水中，磁力攪拌均勻配制成濃度1～99%的溶液，添加0.5～1%的氧化石墨烯作為無機交聯(lián)劑，超聲分散均勻；將100～300目織物絲網超聲清洗，常溫晾干，采用噴涂、浸涂或旋涂在絲網上成膜，烘干交聯(lián)，得超親水及水下超疏油的油水分離網膜。關鍵就在於油水分離網膜具有特殊的納米與微米的復合結構，微米尺度的網孔，微米厚度的有機-無機摻雜包覆層和包覆層上納米尺寸的突起結構，油水分離網膜在空氣對水和油的接觸角為0°，在水下卻具有超疏油性質。所以，我們再進一步整理出以下第二個結論。

　　電漿表面改質(Plasmasurfacemodification)原理是以電漿活化處理后表面形成的自由基或是特性官能基，針對表面特性進行有選擇性的強化。電漿處理也提供一個簡單的改質材料表面方式，且可引入不同原子、基團在分子材料表面。利用氧電漿處理來照射石墨烯，可以將石墨烯完整轉化為氧化石墨烯。其次，電漿改質也可以用來提升石墨烯的疏水性。舉例：氧氣電漿處理能提升材料表面親水性，而HMD、CF4電漿處理提能升疏水性質。

　　做為一個如薄片般的表面活性劑，GO的兩性來自于其親水性的邊緣和位于表面上的疏水性基團。如同離子型表面活性劑分子，其兩親性可能會因為邊緣?COOH基團的離子化程度，或分散液的pH值而有所變化（圖a）。較高的pH值可能會導致邊緣的電荷增加，因而增加薄片的親水性。同樣地，GO的邊緣?對?中央之親水性和疏水性基團之排列，提示了尺寸大小亦為影響其兩親特性的參數。

　　較小的薄片有較高的邊緣?對?區(qū)域的比例，因此具有較多的親水性（圖b）。最后，在GO薄片基面上之疏水性奈米石墨烯區(qū)域的尺寸也可藉由不同程度的還原，或自石墨烯薄片上移除其含氧官能基而進行調整（圖c）。如圖d所示，pH值、尺寸，以及還原的程度將對電荷密度及GO的親水性有所影響：GO薄片的電荷密度隨著pH值的降低、石墨烯薄片尺寸的增加，以及還原程度之增加而降低。由于GO的親疏水特性與尺寸相關，啟發(fā)了GO尺寸分離的新概念，由于大尺寸的GO薄片更容易穩(wěn)定于水表面，且為更好的乳化活性劑，因此可藉由水表面過濾或乳化萃取等方法進行GO薄片之尺寸分離。

　　再來談談氟化石墨烯。氟化石墨烯作為石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高強度的性能，又因氟原子的引入帶來了表面能降低、疏水性增強及帶隙展寬等新穎的界面和物理化學性能。同時，氟化石墨烯耐高溫、化學性質穩(wěn)定，表現出類似聚四氟乙烯的性質，被稱之為“二維特氟龍”。氟化石墨烯這些獨特的性能使其在界面、新型納米電子器件、潤滑材料等領域具有廣泛的應用前景。而氟化石墨烯通常以氧化石墨烯和氟化氫為原料，再通過水熱反應同樣實現了高質量、氟化程度可調的氟化石墨烯的制備。因此，我們可以整理出最后的結論。

　　好玩吧，所以才說石墨烯不是一種材料，根據使用需要調整才是王道，不同工藝下石墨烯再以不同官能化所產生的新材料才是石墨烯產業(yè)壯大最基本的工具。看來我要進行的疏水疏油性涂料應該有譜了。