成果简介

本文，华南理工大学ZehongLi,等研究人员在《Adv.Eng.Mater》期刊发表名为“PreparationofLaser-InducedGrapheneFabricfromSilkandItsApplicationExamplesforFlexibleSensor”的论文，研究以低成本、环保的丝绸面料为原料，采用热处理和激光直接写入(LDW)两步法制备了具有原始宏观组织结构、柔性特性、最小40Ωsq-1薄层电阻的激光诱导石墨烯(LIG)。该方法可在加工过程中快速控制产品的电导率和机械性能。

通过实验调整激光参数，得到最优的结果约40Ωsq-1薄层电阻。有限元分析(FEA)与实验方法耦合，用来解释加工、结构和性能之间的关系。在适当的加工条件下，可以在较薄的前体的上下表面纤维上检测到石墨烯。产品的导电性受输入激光能量引起的材料转化和结构完整性的影响，因此可以通过调整激光加工参数轻松改变。产品的良好性能与均匀、充分但不过分的温度场分布有关。此外，LIG织物还用于柔性传感器，例如，这些传感器具有足够的静态和动态特性，可以成为可穿戴设备。

图文导读

图1、LIG和柔性应变传感器和压力传感器的制造过程。

图2、原始丝、碳化丝和LIG的SEM图像。

图3、a）LIG（10k×）横截面的SEM图像。b)多层碳（外部）和粒状碳（内部）（50k×）。c)原料和产物的拉曼光谱。d)碳化丝和LIG的EDX图案。

图4、a)3D模型尺寸。b)网格尺寸分布。c)z=10mm,P=0.6W的静态处理结果。d)在不同z(P=0.6W)下每个时间步的Tmax。e)在不同z(P=0.6W)下水平方向的Tmax分布。f)不同z(P=0.6W)下垂直方向的T分布。g)在不同P(z=10mm)下每个时间步的Tmax。h)T最大值不同P(z=10mm)下水平方向的分布。i)不同P(z=10mm)下垂直方向的T分布。

图5、a)单次抗弯强度随弯曲角度的变化。b)弯曲次数与阻力的关系（弯曲角度=°）。c)以°弯曲50次。d)以°弯曲次。

图6、a)柔性应变传感器的静态灵敏度。b)周期拉伸实验（0.2Hz，2.5%变形）。c)动态响应实验。d)脉冲检测。e)声带发音检测。f)手指弯曲检测。g)柔性压力传感器的静态灵敏度。h)次循环冲击载荷实验（0.5Hz，最大60kPa）。i)电子皮肤按钮。

小结

在这项工作中提出了一种具有成本效益的两步法制备LIG织物，可以根据需要快速调整。采用预碳化和LDW技术将真丝织物转化为具有透气性、导电性、比表面积大、具有一定柔韧性的LIG织物。

文献：