该协议使用折纸式自折叠方法创建基于 3D 石墨烯的聚花龙。二维石墨烯板具有非凡的光学、电子和机械性能。通过定制二维石墨烯的形状，可以调整其物理、化学和光学特性，从而引入新的材料行为，从而获得新的应用机会。
在这方面，将2D石墨烯集成到功能化、定义明确、三维聚面体的结构中，最近引起了石墨烯界的关注。3D 石墨烯聚花龙可能有利于许多应用。示例包括气体和水保护容器、分子存储、输送系统、液体材料封装、电子显微镜、功能光电子器件和物质材料中的易于观察。
引进了一些生产3D石墨烯结构的化学途径。然而，这些方法通常需要强烈的化学反应，这些反应会影响石墨烯的内在特性，并在建造自立、空心、3D 石墨烯聚面体方面带来挑战。为了克服这些限制，本研究展示了一种使用折纸式自折叠实现具有2D石墨烯和氧化石墨烯的多面三维显子的方法。
为了帮助为基于 3D 石墨烯的立方体的整体制造过程提供上下文，现在将在详细协议之前介绍一个简化的六步概述。首先，准备保护层。然后，在图案中将石墨烯膜转移到保护层。
然后，在石墨烯膜上创建金属表面图案。接下来，定义聚合物框架和铰链。然后，通过自折叠将 2D 网络转换为 3D 立方体。
最后，删除保护层。使用电子束蒸发器，在硅基板上沉积10纳米厚的铬和300纳米厚的铜层。在 2500 RPM 转速下旋转涂层光印，随后在 115 摄氏度下烘烤 60 秒。
将设计的 2D 网络区域暴露在接触掩膜对对挡器上的 UV 光上 15 秒，然后在开发人员中开发 60 秒。用去气化水冲洗样品，用气枪吹干。沉积10纳米厚的铬层，并提起丙酮中剩余的光光。
用去气化水冲洗样品，用气枪吹干。要在网上涂上六方形氧化铝和铬保护层的 2D 网，请以 2，500 RPM 转速旋转涂层光质，然后在 115 摄氏度下烘烤 60 秒。将设计的六方形保护层暴露在接触面遮光器上的紫外线下 15 秒，并在开发人员中开发 60 秒。
用去维水冲洗样品，用气枪吹干。将100纳米厚的氧化铝层沉积在10纳米厚的铬层中。取出丙酮中剩余的光光印剂。
用去维水冲洗样品，用气枪吹干。从粘在铜箔上的 15 毫米方形石墨烯开始，在石墨烯表面以 3000 RPM 的速度旋转薄 PMMA 层。在180摄氏度下烘烤10分钟。
将PMMA石墨烯放在铜箔层板中，将铜侧漂浮在铜蚀中24小时，以蚀刻铜箔。铜箔完全溶解后，将PMMA留在石墨烯中，使用显微镜滑动玻璃将漂浮的PMMA涂层石墨烯转移到除离子水池的表面，以去除任何铜蚀刻残留物。多次重复将 PMMA 涂层石墨烯转移到新的去维化水池中，以充分冲洗。
将浮动PMMA涂层石墨烯转移到铜箔上的另一块石墨烯上，以获得双层石墨烯膜。在100摄氏度的热板上热处理铜箔上的双层石墨烯10分钟。在丙酮浴中去除铜箔上双层石墨烯顶部的 PMMA，留下石墨烯、石墨烯和铜箔层，然后转移到去维化水。
重复石墨烯转移一次，得到三层堆积的石墨烯膜。将PMMA、石墨烯、石墨烯和铜箔层板放置，将铜侧向下放置，在铜蚀中放置24小时，以蚀刻铜箔。将 PMMA 涂层的三层石墨烯膜转移到预制氧化铝和铬保护层上。
转移石墨烯后，用丙酮去除PMMA。然后，将样品浸入去化水中，在空气中干燥。在100摄氏度的热板上热处理基板上的多层石墨烯一小时。
在 2500 RPM 转速下旋转涂层光印，在 115 摄氏度下烘烤 60 秒。UV 使用接触遮罩对齐器将光面光膜直接位于方形保护层区域正上方 15 秒钟。然后发展60秒。
通过氧气等离子体处理去除新发现的不需要的石墨烯区域 15 秒。取出丙酮中剩余的光光印剂。用去维水冲洗样品，在空气中干燥。
在先前制造的氧化铝和铬保护层上旋转涂层光膜，以 1700 RPM 的速度旋转 60 秒，以获得 10 微米厚的层。在 115 摄氏度下烘烤光光师 60 秒，然后等待 3 小时。与用于对氧化铝和铬层进行图案相同的蒙版中，UV 将样品暴露在接触面蒙版对齐器上 80 秒，并开发 90 秒。
用去气化水冲洗样品，用气枪吹干。在不带面罩的情况下对整个样品进行紫外线泛光照射 80 秒。以 1000 RPM 的速度在样品上旋转制备的氧化石墨烯和水混合物 60 秒。
总共执行三次旋转涂层。将样品浸入开发器中，以释放不需要的氧化石墨烯。显微镜下的升空过程在镜头加速时显示。
用去气化水冲洗样品，然后用气枪小心地吹干样品。在100摄氏度的热板上热处理样品一小时。在基于石墨烯的图案膜上创建 20 纳米厚的钛图案。
在100摄氏度的热板上热处理样品一小时。在具有钛表面图案的石墨烯基膜顶部，以 2500 RPM 旋转涂层光质，持续 60 秒，形成 5 微米厚的层，在 90 摄氏度下烘烤两分钟。紫外线照射样品20秒，在90摄氏度下烘烤3分钟，发育90秒。
用去电化水和异丙醇冲洗样品，然后用气枪小心地吹干样品。在200摄氏度下烘烤样品15分钟，以提高框架的机械刚度。要制作铰链图案，请以 1000 RPM 转速旋转涂层光片 60 秒，在预制基材顶部形成 10 微米厚的薄膜。
在 115 摄氏度下烘烤 60 秒，等待 3 小时。UV-将样品暴露在接触掩膜对对器上 80 秒，并开发 90 秒。用去气化水冲洗样品，然后用气枪小心地吹干样品。
要释放二维结构，请将铜蚀刻中的二维网下铜牺牲层溶解。使用移液器小心地将释放的结构转移到去离子水浴中，并冲洗几次以去除残留的铜蚀中的铜。将 2D 结构放在去电化水中，加热至聚合物铰链的熔点上方。
通过光学显微镜实时监控自折叠，并在成功组装成封闭立方体后从热源中取出。自折叠后，用铬蚀中的氧化铝和铬保护层去除。轻轻地将立方体转移到去化水浴中，并仔细冲洗。
光学图像显示了二D石墨烯和氧化石墨烯网结构的光图工艺以及随后的自折叠过程。通过高分辨率显微镜实时监控自折叠过程。两种基于3D石墨烯的立方体均在80摄氏度左右的温度下折叠。
这些数字显示了视频捕获的序列，以平行的方式显示基于 3D 石墨烯的立方体的自我折叠。在优化的工艺下，此方法的最高产量约为 90%。图显示了具有和没有表面图案的3D组装石墨烯和氧化石墨烯立方体的光学图像。
自折叠立方体的总尺寸为200微米宽，长200微米，高200微米。20 纳米厚的钛图案特征和 UMN 字母在基于 3D 石墨烯的立方体的每个面上定义。这些数据包括基于2D石墨烯的网和基于3D石墨烯的立方体的拉曼光谱。
结果表明，自折叠后，石墨烯和氧化石墨烯膜的拉曼峰位置和强度均无明显变化。但是，当未使用保护层时，观察到相对峰值强度的明显变化，表明自折叠过程中石墨烯的特性发生变化或损坏。此方法允许开发生物医学、电子和光学器件，包括传感器和电路，使用 3D 配置的众多优势。
此外，由于该工艺仅使用早期图像来使用石墨烯材料，因此此方法可应用于其他二维材料，如 tren-ja-men-a ai chai-hus 刀和黑色护照，从而允许这一机会用于开发下一代 2D 材料的 3D 配置。
