密苏里大学《ACS ANM》：以木质素为原料制备石墨烯，用于智能摩擦电触摸传感器

材料分析与应用 · 公众号 · · 2024-11-05 09:07

正文

1 成果简介

激光诱导石墨烯（LIG）已成为一种用途广泛的碳材料。然而，高质量石墨烯材料的合成，尤其是低缺陷石墨烯材料的合成，仍未得到充分探索。因此，本文，美国密苏里大学 Caixia Wan等研究人员在《 ACS Applied Nano Materials 》期刊发表名为“ Low-Defect Laser-Induced Graphene from Lignin for Smart Triboelectric Touch Sensors ”的论文， 研究开发一种生产低缺陷石墨烯的简便且具有成本效益的替代方法，尤其是使用木质素作为可再生前体。 结果表明，在环境条件下，用甲乙酮处理木质素，通过直接激光写入法生产出缺陷水平明显较低（ID/IG 比为 0.12）的 LIG。利用低缺陷 LIG 电极制造的三电触觉传感器具有超强的耐用性（超过 15,000 次）、准确和实时的响应性（<0.01 秒）、宽范围的触摸频率（1-6 Hz）以及对压力的超灵敏度（5-300 kPa）。此外，该传感器还成功用于 LED 的无线控制。这项工作表明，木质素衍生的低缺陷LIG在智能电子应用方面具有巨大潜力。

2 图文导读

图1.LIG 特性。

图2.SEM 和 TEM 图像。

图3.由 L60D4 制造的摩擦电触摸传感器的传感性能。

图4.采用射频技术的无线控制系统。

3 小结

在60%功率水平和4mm离焦距离的优化激光条件下，用 MEK 处理过的牛皮纸木质素制造出了内径/内径比仅为 0.12的低缺陷激光诱导石墨烯（LIG）。这种低缺陷LIG被用作三电触摸传感器的感应电极。该传感器在不同的触摸频率（1-6 Hz）下都表现出超快的实时响应能力（<0.01 秒），即使在弯曲的情况下也是如此，并对5至300 kPa的压力表现出超高灵敏度。经过 15,000 次触摸分离循环后，它还显示出超强的耐用性。此外，还开发并测试了智能无线 LED 控制系统。单次触摸或滑动手势可无线控制 LED 阵列的平稳开关。这项工作凸显了低缺陷发光二极管阵列低成本制造的可行性，以及这种高质量发光二极管阵列在面向物联网的智能电子产品中的适应性和性能的巨大前景。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsanm.4c05362