智能材料的新思路：解鎖激光誘導石墨烯紙的制備

智能材料的新思路：解鎖激光誘導石墨烯紙的制備

Rosda教授的團隊在對各種聚合物薄膜制作的LIG應變傳感器的系統研究中發現，與其他聚合物基板相比，多孔聚酰亞胺纖維聚合物薄膜（PI紙）可以制作出表面光滑度和導電性大大提高的LIG結構，因此，羅教授受到啟發，指導團隊進行系統研究。探索和驗證了如何在大規模加工條件下將聚酰亞胺紙轉化為輕結構，在保持良好機械穩定性的同時保持高光滑度和高導電性。

最近，機械工程與自動化研究所的Rosda教授團隊利用激光誘導石墨烯（LIG）成功制備了無基質的大型石墨烯紙。其最新研究成果已在網上由著名雜志small（if:9.598，q1）和carbon（if:7.082，q1）發布。

近年來，石墨烯已成為科學界的一個熱點研究領域，石墨烯紙作為一種自支撐的宏觀二維材料，具有超輕、超薄、高強度、高導電性、高導熱性的特點，在柔性電子、智能電子、智能電子等領域具有潛在的應用價值。智能結構、儲能裝置、生物醫學等，而傳統的gp制備主要依靠液相組裝法，由于原料昂貴、工藝繁瑣、加工效率低，不利于大規模的制備和應用。

為解決這一問題，萊斯大學著名化學家詹姆斯·圖爾于2014年提出了先進的激光誘導石墨烯（LIG）技術，不僅大大降低了生產成本，而且使柔性石墨烯器件的制備簡單高效。

然而，利用先進的LIG技術制備大尺寸無基體石墨烯紙的研究和方法還沒有提出，這在一定程度上限制了LIG技術和器件的應用，Rosda教授的團隊借此機會進行了一系列的研究，找到了一種可行的制備方法。

Rosda教授的團隊在對各種聚合物薄膜制作的LIG應變傳感器的系統研究中發現，與其他聚合物基板相比，多孔聚酰亞胺纖維聚合物薄膜（PI紙）可以制作出表面光滑度和導電性大大提高的LIG結構，因此，羅教授受到啟發，指導團隊進行系統研究。探索和驗證了如何在大規模加工條件下將聚酰亞胺紙轉化為輕結構，在保持良好機械穩定性的同時保持高光滑度和高導電性。

最后，Rosda教授的團隊成功地利用先進的LIG技術生產出了不依賴于基體支撐的大型石墨烯紙，同時發現PI紙具有特殊的多孔層狀纖維網絡結構，能夠均勻吸收CO2激光照射能量，大大抑制了結構變形。石墨化過程造成的應力集中、疏松、損傷、失焦，保證了GP材料的連續大規模加工。

目前，單個石墨烯材料的最大面積為1400平方厘米，已達到現有實驗室級石墨烯紙的最大尺寸之一，而且石墨烯材料的柔韌性和韌性保證了它能通過激光二次加工實現各種多尺度的復雜結構，并可進一步集成。采用先進的工業材料，如樹脂和硅膠。

先進的激光誘導GP材料具有優異的力學、電學、熱學和電化學性能。可用于穿戴式手勢識別、機器人運動捕捉、油水分離、抗菌界面和具有阻燃、防冰/除冰、結構健康監測等功能的先進航空樹脂基復合結構，具有廣闊的商業化前景。

為了將來的研究，Rosda教授的團隊將繼續探索激光誘導石墨烯論文的方向。在現有研究成果的基礎上，我們將在各個領域進一步探索這種將數字控制制造與尖端納米材料相結合的先進技術的潛力，同時，團隊將繼續研究石墨烯紙的高通量連續卷對卷制造，探索其應用前景。商業前景和創造更多價值。

在科學研究的過程中，計劃通常無法跟上變化，最初的假設可能與過程的結果有很大的不同。但正是這種不同的結果可能會激發新的想法。在采訪結束時，Rosda教授說。在科學研究的過程中，每一個看似不正常的結果都可能會作為一個新的突破點，我們必須關注每一個結果。此外，羅斯達教授告訴我們，我們必須著眼世界，實時跟進前沿的發展。一旦你有了新的想法，你就可以站在巨人的肩膀上，為將來的研究重復出更清晰的想法。

Rosda教授的低成本大面積激光誘導石墨烯紙制備技術對大規模制備宏觀石墨烯材料和結構以及商業應用具有一定的指導思想和科學意義，為今后的研究，Rosda教授的團隊將繼續探索激光誘導石墨烯紙制備技術的發展方向。SER誘導石墨烯紙，探索將數字控制制造與尖端納米材料相結合的先進技術在各個領域的潛力，同時繼續研究石墨烯紙的高通量連續卷對卷制造，探索其商業前景并創造希望他們在這個領域取得更大的突破和成就。

這項研究得到了國家自然科學基金青年項目、國家商用飛機制造工程技術中心和航空科學基金會的創新基金會的支持。

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