石墨烯是一種神奇的材料：這種碳蜂窩結(jié)構(gòu)只有一個原子厚。它具有很好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能;它強(qiáng)大而又穩(wěn)定。但研究人員一直都苦于無法將其從用于研究材料特性的實(shí)驗(yàn)室小樣品推進(jìn)到可以用于實(shí)際應(yīng)用的更大片的樣品。

石墨烯印刷問題凸顯

最近的用噴墨打印機(jī)來打印多層石墨烯電路和電極的項(xiàng)目使得工程師們考慮將它用于柔性可穿戴的低成本電子產(chǎn)品上。例如，我們可以制造尺寸足夠大的用于葡萄糖傳感器的石墨烯。

但是現(xiàn)有的技術(shù)存在著一些問題。石墨烯被印刷之后，必須要進(jìn)行處理以提高導(dǎo)電性和設(shè)備的性能。這通常意味著高溫或化學(xué)物質(zhì)——這兩者都可能會使塑料薄膜或者紙張等柔性或一次性的印刷表面劣化。

低成本的石墨烯應(yīng)用

科研人員出了利用激光來處理石墨烯的想法。結(jié)果證明是可行的，用脈沖激光工藝對噴墨印刷的多層石墨烯電路和電極進(jìn)行處理提高了導(dǎo)電性，而不會損壞紙張，聚合物或其他脆弱的印刷表面。這將創(chuàng)造一種將石墨烯生產(chǎn)進(jìn)行商業(yè)化和規(guī)模化的方式。

這個項(xiàng)目的突破是將噴墨印刷的石墨烯轉(zhuǎn)化為可用于新應(yīng)用的導(dǎo)電材料。這些應(yīng)用可能包括用于生物應(yīng)用的傳感器，儲能系統(tǒng)，導(dǎo)電元件，甚至是基于紙張的電子產(chǎn)品。工程師們開發(fā)了計(jì)算機(jī)控制的激光技術(shù)，其可以選擇性地照射噴墨印刷的石墨烯氧化物。該處理移除了油墨粘合劑，并減少了石墨烯上的石墨烯氧化物——從物理上將數(shù)以百萬計(jì)的小石墨烯薄片拼接了起來。該工藝使電導(dǎo)率提高了超過一千倍。

這項(xiàng)工作不僅為基于紙質(zhì)的含有石墨烯電路的電子產(chǎn)品鋪平了道路，根據(jù)研究人員介紹，它還使可用于包括傳感器，生物傳感器，燃料電池以及(醫(yī)療)設(shè)備等無數(shù)應(yīng)用的低成本一次性的基于石墨烯的電極成為可能。