小型激光器制造的激光诱导石墨烯 可用于高灵敏柔性湿度传感器

　　现在，制造激光诱导石墨烯（LIG）或许并不再需要大的激光。近日，赖斯大学、田纳西大学、诺克斯维尔（UT Knoxville）和橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家们正在使用非常小的可见光束将泡沫状的碳燃烧成微观图案。

科学家记录了由安装在扫描电子显微镜上的小型激光器制造的激光诱导石墨烯的形成

　　赖斯化学家詹姆斯·图尔（James Tour）的实验室于2014年发现了将普通聚合物转变为石墨烯的原始方法，田纳西州/ ORNL材料科学家菲利普·拉克（Philip Rack）的实验室透露，他们现在可以在扫描电子显微镜（SEM）中观察导电材料的形态，因为它能制造出细小的LIG痕迹。美国化学学会的ACS应用材料与界面中详细介绍了这种改变的过程，产生的LIG比宏版本小60%以上，比前红外激光实现的通常小近10倍。

　　Tour说，“低功率激光器也使该过程的成本降低，这可能会导致更广泛的商业化柔性电子产品和传感器的生产。电子应用的一个关键是制造更小的结构，以便可以具有更高的密度，或者单位面积有更多的设备。这种方法使我们能够制造出比以前密度高10倍的结构。”

　　为了证明这个概念，实验室制作了肉眼看不见的柔性湿度传感器，并直接在聚酰亚胺上制造，这是一种商业聚合物。这些设备能够以250毫秒的响应时间感知人的呼吸。该论文的主要作者、赖斯博士后研究员迈克尔斯坦福（Michael Stanford）说：“这比大多数商业湿度传感器的采样速度快得多，能够监测呼吸可能引起的快速局部湿度变化。”

　　美国莱斯大学和橡树岭国家实验室的科学家们使用一种安装在扫描电子显微镜上的小型激光，在聚合物上形成导电石墨烯的点和痕迹。这项技术创造了激光诱导的石墨烯，其特征比宏观版本小60%以上，几乎是红外激光通常实现的10倍

　　较小的激光以405纳米的波长在光谱的蓝紫色部分泵浦光。这些功能不如Tour Group和世界其他国家/地区用来将石墨烯烧制成塑料、纸张、木材甚至食物的工业激光强。安装在扫描电镜上的激光只燃烧聚合物的前五微米，形成的石墨烯特征小至12微米。（相比之下，人的头发宽30到100微米。）

　　斯坦福大学直接与ORNL合作，充分利用了国家实验室的先进设备。图尔说：“正是这一点使得双方共同努力成为可能。”

　　扫描电子显微镜图像显示了聚酰亚胺膜上的两条激光诱导的石墨烯痕迹。使用安装在显微镜上的激光将图案烧成薄膜。该技术显示出开发柔性电子产品的发展前景

　　斯坦福说：“我在ORNL从事了大量的博士研究，因此我遇到了优秀的设施和科学家，以及他们如何为我们的项目提供帮助。我们正在创造的LIG特征非常小，如果我们对这些模式进行激光处理，然后在显微镜下进行搜索，它们几乎是不可能找到的。”

　　ORNL最近推出了Flash石墨烯，将垃圾和食物废料立即转化为有价值的材料，该新LIG工艺为电子电路如衣物等柔性基板的开发提供了新的途径。

　　图尔说：“虽然闪光工艺会产生大量的石墨烯，但LIG工艺将允许直接合成石墨烯以用于表面上的精确电子应用。”

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