激光诱导石墨烯技术制备无基大尺寸石墨烯纸

激光诱导石墨烯技术制备无基大尺寸石墨烯纸
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2019-01-02 点击次数：190


北京航空航天大学机械工程与自动化学院Rosda教授利用激光诱导石墨烯（LIG）成功制备了无基体石墨烯纸。他的最新研究成果已在网上由著名期刊small（if:9.598，q1）和carbon（if:7.082，q1）发表，2017级博士生王延安和2016级硕士王勇分别是文章的第一作者。罗斯达教授是这两篇文章的唯一通讯作者。北京航空航天大学是唯一的通信单位。

近年来，石墨烯已成为科学领域的研究热点。中国涂料在线涂层技术有限公司石墨烯纸（gp）是一种自支撑的宏观二维材料，具有超轻、超薄、高强度、高导电性、高导热性等特点，在柔性电子、智能结构、储能装置、生物医学等领域具有潜在的应用价值。而传统的gp制备主要依靠液相组装法，由于原料昂贵、工艺繁琐、加工效率低，不利于大规模的制备和应用，为解决这一问题，莱斯大学著名化学家詹姆斯·图尔提出2014年公开了先进的激光诱导石墨烯（LIG）技术，不仅大大降低了生产成本，而且使柔性石墨烯器件的制备变得简单、高效，但目前还没有提出用先进的LIG技术制备大尺寸无基体石墨烯纸的研究和方法，这限制了我国石墨烯工业的发展。这在一定程度上说明了LIG技术和设备的应用，Rosda教授的团队借此机会进行了一系列的研究，以寻找一种可行的制造方法。

Rosda教授的团队在对各种聚合物薄膜制作的LIG应变传感器的系统研究中发现，与其他聚合物基板相比，多孔聚酰亚胺纤维聚合物薄膜（PI纸）可以制作出表面光滑度和导电性大大提高的LIG结构，因此，罗教授受到启发，指导团队进行系统研究。探索和验证了如何在大规模加工条件下将聚酰亚胺纸转化为轻结构，在保持良好机械稳定性的同时保持高光滑度和高导电性。

最后，Rosda教授的团队成功地利用先进的LIG技术生产出了不依赖于基体支撑的大型石墨烯纸，同时发现PI纸具有特殊的多孔层状纤维网络结构，能够均匀吸收CO2激光照射能量，大大抑制了结构变形。石墨化工艺造成的应力集中、疏松、损伤、失焦，保证了GP材料的连续大规模加工，目前单个GP材料的最大面积为1400平方厘米，已达到现有实验室级石墨纸的最大尺寸之一，且具有一定的柔韧性。GP材料的韧性保证了通过激光二次加工可以实现各种多尺度复杂结构，并可以与树脂、硅胶等先进的工业材料进一步结合。

先进的激光诱导GP材料具有优异的力学、电学、热学和电化学性能。可用于穿戴式手势识别、机器人运动捕捉、油水分离、抗菌界面和具有阻燃、防冰/除冰、结构健康监测等功能的先进航空树脂基复合结构，具有广阔的商业化前景。

为了将来的研究，Rosda教授的团队将继续探索激光诱导石墨烯论文的方向。在现有研究成果的基础上，我们将在各个领域进一步探索这种将数字控制制造与尖端纳米材料相结合的先进技术的潜力，同时，团队将继续研究石墨烯纸的高通量连续卷对卷制造，探索其应用前景。商业前景和创造更多价值。

在科学研究的过程中，计划通常无法跟上变化，最初的假设可能与过程的结果有很大的不同。但正是这种不同的结果可能会激发新的想法。在采访结束时，Rosda教授说。在科学研究的过程中，每一个看似不正常的结果都可能会作为一个新的突破点，我们必须关注每一个结果。此外，罗斯达教授告诉我们，我们必须着眼世界，实时跟进前沿的发展。一旦你有了新的想法，你就可以站在巨人的肩膀上，为将来的研究重复出更清晰的想法。

Rosda教授的低成本大面积激光诱导石墨烯纸制备技术对大规模制备宏观石墨烯材料和结构以及商业应用具有一定的指导思想和科学意义，为今后的研究，Rosda教授的团队将继续探索激光诱导石墨烯纸制备技术的发展方向。SER诱导石墨烯纸，探索将数字控制制造与尖端纳米材料相结合的先进技术在各个领域的潜力，同时继续研究石墨烯纸的高通量连续卷对卷制造，探索其商业前景并创造希望他们在这个领域取得更大的突破和成就。

这项研究得到了国家自然科学基金青年项目、国家商用飞机制造工程技术中心和航空科学基金会的创新基金会的支持。

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