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托木斯克理工大學(xué)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(chǎn)品

碳納米材料，尤其是石墨烯是有希望的，因?yàn)樗麄冐S富的存在以及在輕質(zhì)、柔性和可穿戴電子設(shè)備中的可能性，這些電子設(shè)備使諸如物聯(lián)網(wǎng)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(guī)方法要么危險(xiǎn)、耗時(shí)，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(jià)且環(huán)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(xué)電阻器對(duì)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(shè)備高出1500％。我們將這種增強(qiáng)的敏感性歸因于結(jié)構(gòu)缺陷和電導(dǎo)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(dá)98％的高電流穩(wěn)定性，并具有針對(duì)數(shù)周連續(xù)運(yùn)行的1808彎曲循環(huán)的耐久性。這項(xiàng)工作可能會(huì)影響生物醫(yī)學(xué)技術(shù)和電子學(xué)，其中可調(diào)節(jié)的電導(dǎo)率、靈敏度和機(jī)械穩(wěn)定性至關(guān)重要。

Figure 1. （a）從塊狀石墨的剝離到激光還原，以及部分再轉(zhuǎn)化為sp²碳的石墨烯循環(huán)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(xué)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(shí)獲得的介電顯微鏡圖像。（e）（c）中箭頭標(biāo)記的不同區(qū)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(shí)驗(yàn)的傳感器照片；rGO和LMod-G設(shè)備作為（d）氣相中的乙醇和（e）人呼吸的化學(xué)阻滯劑的測試結(jié)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(shè)備的圖片，其中（g）稍微彎曲、（h）彎曲180度，同時(shí)點(diǎn)亮另一個(gè)LED，而電導(dǎo)率沒有急劇變化。

相關(guān)研究成果于2020年由托木斯克理工大學(xué)Raul D. Rodriguez課題組，發(fā)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(hào)：



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