基于激光喷涂印刷的3D纳米结构石墨烯构造纸质电子器件和电化学器件

　　印刷石墨烯和柔性石墨烯基电子器件在可穿戴传感器和薄膜晶体管等方面的展示出巨大的应用前景。Jonathan课题组分别在非柔性和柔性基板上合成了一种可量产、可控工艺流程的3D纳米印刷石墨烯，该方法制备的3D石墨烯不仅具有极高的比表面，而且电导率提高了3倍（~20.5 MΩ to < 1kΩ sheet 层间电阻），同时提供了丰富的三维连续网络结构供电子传输，是做为电化学传感器的材料的最佳选择。

图一（a-c）石墨烯纸的印刷和激光还原过程；（d）不同厚度的石墨烯纸的层间电阻随激光能的变化；（e-f）石墨烯纸的柔性展示；（g）清洗过后的石墨烯纸；（h）弯曲和清洗过后，石墨烯纸的电导率不变。

　　此外，只需要用计算机将部分样品引导到光栅激光还原形成三维纳米结构。因此，敏感元件如其他金属电路或元件功能与生物制品（如DNA或细胞）可以完全不受激光过程影响。该工作有望实现大规模量产的商业化应用包括柔性、可穿戴、一次性能源收割机和化学/生物传感器等。

图二（a-e）不断增加激光能还原的石墨烯的SEM；（f-h）不断增加激光能还原的石墨烯的TEM

　　从图中可以看出随着激光能量密度的增加，石墨烯逐渐从二维结构形成一个三维网状结构。

图三（a）10层喷墨印刷的石墨烯激光辐射下的分子动态模拟；（b）激光还原后印刷石墨烯的温度分布；（c）中心对称的温度分布；（d-f）激光还原前后的石墨烯模型。

图四（a-f）不能激光能还原后的印刷石墨烯纸的循环伏安曲线和Randles-Sevcik图；（g）不同激光能还原的印刷石墨烯纸的电流传感效应；（h）不同激光能还原的印刷石墨烯纸的电流随H2O2浓度的线性回归分析

　　图四为石墨烯纸的电化学性能，从图中可以看出，未经激光还原的石墨烯的容量较低，且不稳定。在85mJ cm2的激光还原后，性能大大提升，并且稳定性增加。该论文发表在Nanoscale上。

来源：低维材料

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