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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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