借激光之力,筑石墨烯集成之梦

随着便携式电子设备的快速发展,对于器件小型化和灵活性的需求正在成为一个重要的趋势。石墨烯是sp2杂化单原子层的二维晶体,具有独特的电学、机械、热学性质,较大的比表面积、较低的制造成本等,广泛的应用在可穿戴、智能电子器件等领域。尽管目前已有一些报道提出了很多关于石墨烯基可穿戴柔性电池、电容器以及集成电路、驱动器件的研究,但是大多数制备方法存在制备过程烦琐、操作复杂、制备和加工样品时间较长、样品容易遭到污染等问题,限制了其商业化的应用。此外,有效实现石墨烯功能复合材料的规模化制备仍然具有很大的挑战性。激光加工为非接触式加工技术,其较快的材料加工速度、较大的扫描面积、优越的纳米空间分辨率和逐步处理为高效、快速制备和加工石墨烯提供了新的思路。本文提出了一种激光区域选择性微加工氧化石墨烯纤维以及快速、大体积制备石墨烯功能复合材料的新方法;构建了不同结构的石墨烯/氧化石墨烯一体化纤维电容器,并获得了湿气响应刺激的可编织石墨烯基纤维驱动器,通过调节不同的激光参数,纤维在湿气下发生弯曲、弯折及螺旋扭转等复杂的响应形变;采用激光照射氧化石墨烯凝胶,引发凝胶迅速自发的还原反应,极短时间内将整个氧化石墨烯凝胶还原成石墨烯块。基于此成功制备了大块的三维结构石墨烯、化学掺杂的石墨烯、金属以及金属氧化物掺杂的石墨烯等。