托木斯克理工大学Raul D. Rodriguez课题组--超越氧化石墨烯：激光工程功能化石墨烯用于柔性电子产品

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碳纳米材料，尤其是石墨烯是有希望的，因为他们丰富的存在以及在轻质、柔性和可穿戴电子设备中的可能性，这些电子设备使诸如物联网的范例成为可能。然而，将石墨烯合成并整合到功能材料和柔性装置中的常规方法要么危险、耗时，要么耗能过多。为了克服这些问题，在此我们提出一种基于单层重氮官能化石墨烯的激光加工新概念。这是一种安全、廉价且环保的方法，使其成为石墨烯器件制造的竞争替代品。灵活的化学电阻器对呼吸（水蒸气和二氧化碳）和乙醇的检测灵敏度比激光还原氧化石墨烯设备高出1500％。我们将这种增强的敏感性归因于结构缺陷和电导率之间的最佳平衡。柔性电子电路显示出极佳的抗刮擦性和高达98％的高电流稳定性，并具有针对数周连续运行的1808弯曲循环的耐久性。这项工作可能会影响生物医学技术和电子学，其中可调节的电导率、灵敏度和机械稳定性至关重要。

Figure 1. （a）从块状石墨的剥离到激光还原，以及部分再转化为sp²碳的石墨烯循环描述。（b）由（i）石墨前体、（ii）芳基官能化、（iii）Mod-G示意图。

Figure 2. （a）示意图（无比例绘制）。（b）电化学剥落获得的Mod-G分散体滴涂后获得的Mod-G膜和HOPG之间界面的开尔文探针力显微镜图像。（c）表面电势直方图分析。（d）（b）右下角的AFM放大图像。

Figure 3. （a）示意图（无比例绘制）。（b）在重氮盐存在下，剥离后HOPG电极的AFM高度图像。（c）从块状HOPG基材剥离的碳带单层石墨烯的放大图像。（d）与（b）中形貌同时获得的介电显微镜图像。（e）（c）中箭头标记的不同区域的IV曲线。

Figure 4. （a）在同一玻璃基板上rGO和LMod-G器件的照片；（b）LMod-G的SEM图像；（c）用于乙醇敏感性实验的传感器照片；rGO和LMod-G设备作为（d）气相中的乙醇和（e）人呼吸的化学阻滞剂的测试结果；（f）Kapton上的LMod-G在太阳能电池供电电路中的照片；PET上LMod-G柔性设备的图片，其中（g）稍微弯曲、（h）弯曲180度，同时点亮另一个LED，而电导率没有急剧变化。

相关研究成果于2020年由托木斯克理工大学Raul D. Rodriguez课题组，发表在Mater. Horiz.（DOI: 10.1039/c9mh01950b）上。原文：Beyond graphene oxide: laser engineering functionalized graphene for flexible electronics。

摘自《石墨烯杂志》公众号：



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