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韓國科研院《AFM》:通過激光脈沖在廢棄落葉上制備柔性石墨烯-無機混合微型超級電容器
2021-12-13 07:00:00   來源:新材料在線   

綠色柔性微型超級電容器 (MSC) 的開發是未來可穿戴電子產品面臨的最大挑戰之一。柔性MSC主要由不可生物降解的合成聚合物制成,導致大量電子廢棄物。此外,復雜的多步驟制造增加了它們的生產成本。本文,韓國科學技術研究院Truong-Son Dinh Le等研究人員在《Adv. Funct. Mater.》期刊發表名為“Green Flexible Graphene–Inorganic-Hybrid Micro-Supercapacitors Made of Fallen Leaves Enabled by Ultrafast Laser Pulses”論文,研究使用飛秒激光脈沖從樹木落葉中直接制造高導電性、柔性和綠色微電極,無需任何額外材料。通過一種簡便、無掩模、可擴展和一步激光寫入的方式,在不同類型的葉子上形成分層多孔石墨烯的圖案。


葉子由生物礦物質組成,可分解成無機晶體,作為3D介孔少層石墨烯生長的成核位點。在葉片上形成的飛秒激光誘導石墨烯(FsLIG)微電極具有較低的薄層電阻(23.3Ωsq)?1) 與合成聚合物相比,具有出色的面積電容(34.68 mF cm -2在 5 mV s -1)和電容保持率(在 50 000 次充電/放電循環后約99%)。單葉上的FsLIG MSC可以輕松為發光二極管或鬧鐘供電,并且可應用于可穿戴電子產品、智能家居和物聯網。



圖1、飛秒激光誘導石墨烯 (FsLIG) 的生產示意圖。


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圖2、葉子和FsLIG的表征


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圖3、FsLIG形成的演變和機制



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圖4、MSC-S10、MSC-S20和MSC-S30在具有PVA-H2SO4凝膠電解質的葉子上的電化學特性


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圖5、綠色柔性 FsLIG-MSCs 在天然葉片上的機械穩定性和潛在應用


總之,開發了一種創新方法來使用超短激光脈沖在落葉上制造任意導電石墨烯微圖案。雖然傳統的連續波和長脈沖激光器在薄型和熱敏基板上生產LIG方面面臨重大挑戰,但超短脈沖激光器可以成為下一個先進的加工工具,用于從綠色可穿戴電子、智能家居和物聯網的任意碳前體制備LIG微電極。


封面圖來源圖蟲創意


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