2020
2021-12-14
顆粒在線訊：綠色柔性微型超級(jí)電容器 (MSC) 的開發(fā)是未來可穿戴電子產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)之一。柔性MSC主要由不可生物降解的合成聚合物制成，導(dǎo)致大量電子廢棄物。此外，復(fù)雜的多步驟制造增加了它們的生產(chǎn)成本。本文，韓國科學(xué)技術(shù)研究院Truong-Son Dinh Le等研究人員在《Adv. Funct. Mater.》期刊發(fā)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(dǎo)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(kuò)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(zhì)組成，可分解成無機(jī)晶體，作為3D介孔少層石墨烯生長的成核位點(diǎn)。在葉片上形成的飛秒激光誘導(dǎo)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(huán)后約99%）。單葉上的FsLIG MSC可以輕松為發(fā)光二極管或鬧鐘供電，并且可應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品、智能家居和物聯(lián)網(wǎng)。
圖1、飛秒激光誘導(dǎo)石墨烯 (FsLIG) 的生產(chǎn)示意圖。
圖2、葉子和FsLIG的表征
圖3、FsLIG形成的演變和機(jī)制
圖4、MSC-S10、MSC-S20和MSC-S30在具有PVA-H2SO4凝膠電解質(zhì)的葉子上的電化學(xué)特性
圖5、綠色柔性 FsLIG-MSCs 在天然葉片上的機(jī)械穩(wěn)定性和潛在應(yīng)用
總之，開發(fā)了一種創(chuàng)新方法來使用超短激光脈沖在落葉上制造任意導(dǎo)電石墨烯微圖案。雖然傳統(tǒng)的連續(xù)波和長脈沖激光器在薄型和熱敏基板上生產(chǎn)LIG方面面臨重大挑戰(zhàn)，但超短脈沖激光器可以成為下一個(gè)先進(jìn)的加工工具，用于從綠色可穿戴電子、智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的任意碳前體制備LIG微電極。
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