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托木斯克理工大學Raul D. Rodriguez課題組--超越氧化石墨烯：激光工程功能化石墨烯用于柔性電子產品

碳納米材料，尤其是石墨烯是有希望的，因為他們豐富的存在以及在輕質、柔性和可穿戴電子設備中的可能性，這些電子設備使諸如物聯網的范例成為可能。然而，將石墨烯合成并整合到功能材料和柔性裝置中的常規方法要么危險、耗時，要么耗能過多。為了克服這些問題，在此我們提出一種基于單層重氮官能化石墨烯的激光加工新概念。這是一種安全、廉價且環保的方法，使其成為石墨烯器件制造的競爭替代品。靈活的化學電阻器對呼吸（水蒸氣和二氧化碳）和乙醇的檢測靈敏度比激光還原氧化石墨烯設備高出1500％。我們將這種增強的敏感性歸因于結構缺陷和電導率之間的最佳平衡。柔性電子電路顯示出極佳的抗刮擦性和高達98％的高電流穩定性，并具有針對數周連續運行的1808彎曲循環的耐久性。這項工作可能會影響生物醫學技術和電子學，其中可調節的電導率、靈敏度和機械穩定性至關重要。

Figure 1. （a）從塊狀石墨的剝離到激光還原，以及部分再轉化為sp²碳的石墨烯循環描述。（b）由（i）石墨前體、（ii）芳基官能化、（iii）Mod-G示意圖。

Figure 2. （a）示意圖（無比例繪制）。（b）電化學剝落獲得的Mod-G分散體滴涂后獲得的Mod-G膜和HOPG之間界面的開爾文探針力顯微鏡圖像。（c）表面電勢直方圖分析。（d）（b）右下角的AFM放大圖像。

Figure 3. （a）示意圖（無比例繪制）。（b）在重氮鹽存在下，剝離后HOPG電極的AFM高度圖像。（c）從塊狀HOPG基材剝離的碳帶單層石墨烯的放大圖像。（d）與（b）中形貌同時獲得的介電顯微鏡圖像。（e）（c）中箭頭標記的不同區域的IV曲線。

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圖像；（c）用于乙醇敏感性實驗的傳感器照片；rGO和LMod-G設備作為（d）氣相中的乙醇和（e）人呼吸的化學阻滯劑的測試結果；（f）Kapton上的LMod-G在太陽能電池供電電路中的照片；PET上LMod-G柔性設備的圖片，其中（g）稍微彎曲、（h）彎曲180度，同時點亮另一個LED，而電導率沒有急劇變化。

相關研究成果于2020年由托木斯克理工大學Raul D. Rodriguez課題組，發表在Mater. Horiz.（DOI: 10.1039/c9mh01950b）上。原文：Beyond graphene oxide: laser engineering functionalized graphene for flexible electronics。

摘自《石墨烯雜志》公眾號：



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