智能蜂窝正成为下一代装置和设备的新型结构策略。遗憾的是，传统的表面涂层、结构浸渍和 3D 打印方法在兼顾结构定制和性能多功能性方面仍面临巨大挑战。在此，作者开发了一种全新的加工策略，通过激光诱导石墨烯（LIG）层与交替插入的粘合剂的堆叠和部署来构建基于石墨烯的智能蜂窝。通过调整关键参数，可以组装出各种具有可扩展尺寸和厚度、可变单元大小和形状以及可图案化石墨烯簇的 LIG-enabled smart honeycombs (LIG-HC)。通过进一步了解与工艺相关的结构稳定性和导电性，系统地探索了多功能特性，包括各向异性的机械、电气、压阻和电磁性能。最后，为了展示独特的蜂窝多功能在航空领域的应用，我们构建了一个具有代表性的智能 LIG-HC 飞机机翼模型，该模型可用于防冰/除冰、高温预警、阻燃、压力和振动监测，以及电磁屏蔽和隐身。
 
 
Fig 1. a) 制造过程示意图。b) 不同加工阶段的照片。LIG-HC 展示了 c) 大面积、d) 不同厚度、e) 不同单元大小、f) 可控单元形状、g) 选择性石墨烯簇、h) 夹层结构、i) 大变形容差、j) 超低密度和 k) 承重性能。
 
 
Fig 2. a) LIG 层的扫描电镜（上）和透射电子显微镜（TEM）（下）图像。 b) LIG 层和原始 PI 纸的拉曼（上）和 XRD（下）光谱。d) 在不同激光条件下加工的 LIG 层的电导率和拉伸强度。 e) LIG-HC 的各向异性方向示意图和两种典型的 LIG/TPU 层对。 f) LIG 层数与 LIG-HC 单元数量之间的关系。g) LIG-HC 的成型过程示意图和 h) 拉伸 10 层 LIG-HC 预型件的展开过程示意图。j) 各种类型的石墨烯簇和 k) LIG/PI 混合蜂窝的加工路线示例。
 
 
Fig 3. a) 在不同温度下加工的 LIG-TPU-LIG 试样的截面 SEM 图像。 b) 剥离实验的示意图和照片。d) 在不同压力下加工的 LIG-TPU-LIG 试样的横截面 SEM 图像和 e) 断裂能。 f) 在不同持续时间下加工的 LIG-TPU-LIG 试样的横截面 SEM 图像和 g) 断裂能。 h) 6 至 20 层不同试样的断裂能与热压持续时间之间的关系。
 
 
Fig 4. a) 单层 LIG 和 LIGHC 的密度比较。 b) LIG-HC 沿 L 方向和 W 方向的剪切强度和模量比较。c) LIG-HC 沿 L 方向、W 方向和 d) T 方向的抗压强度比较。比较 LIG-HC 的各向异性 f) 电阻、导电率和 g) 测量因子（GF）。比较 LIG-HC 和夹层 HC 的 h）电磁波屏蔽总能效（SETotal）和 i）反射损耗（RL）。
 
 
Fig 5. 基于 LIG-HC 的智能飞机机翼模型的多功能性能。 a) 三个具有代表性的飞机机翼模型的应用概念和照片。b) 防冰和除冰、c) 高温预警、d) 阻燃、e) 压力检测、f) 振动监测、g) 电磁干扰屏蔽和隐身的多功能性能。
 
       相关研究工作由北京航空航天大学Sida Luo课题组于2024年在线发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，Stackable and Deployable Laser-Induced Graphene Layers Toward the Flexible Manufacturing of Smart 3D Honeycombs with Multifunctional Performance，原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202316533
 
转自《石墨烯研究》公众号