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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(jìng)爭(zhēng)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(cè)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sp
2
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(shì)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(cè)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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