新奇！『印』在食物上的石墨烯標籤

吐司上的石墨烯

石墨烯（只有一個原子層厚的碳片）可以通過簡單的多程激光技術在各種基材上產生，甚至是食物、布和紙等材料。潛在的應用包括靈活的，可穿戴的，甚至是「可食用的電子器件」。

美國萊斯大學的James Tour帶領的研究小組最近開發出一種利用激光束將聚合物薄膜（聚醯亞胺）的頂層轉化為三維石墨烯泡沫的方法。這種激光誘導產生的石墨烯（LIG）由微觀、交聯的石墨烯薄片組成，可以用來製作電子器件，如超級電容器、燃料電池催化劑、射頻識別（RFID）天線和感測器等。

研究人員現在已經將他們的技術應用於各種各樣的碳前驅體中，包括聚合物、紙板、軟木、布等。甚至應用到某些食物上，如烤麵包、椰子殼和馬鈴薯皮。與以前只需要單次激光束通過的方法不同，新技術需要進行多次激光束「散焦」才能通過。「這是因為第一次激光束將基體轉化為無定形碳。」 Tour解釋說：「由於材料選擇性地吸收紅外光（在10.6微米的範圍），後來的激光束或兩光熱將碳轉化為石墨烯。」

帶有石墨烯圖案的土豆和椰子

他補充說，光的波長是非常重要的。非晶碳對紅外光的選擇性吸收是單純的熱處理或其他波長對碳前驅體的照射不產生光的原因之一。

他解釋道，離焦激光束是一種更寬的激光束，它允許在單個光柵掃描中對目標上的每個點進行多次激光處理。「似乎所有木質材料的共同點是都含有木質素，它是形成堅硬的細胞壁的複雜有機聚合物。軟木，椰子殼和土豆皮比烘箱乾燥木材（18-30 %）有更高的木質素含量（分別為25, 30和36%），所以它們很容易轉換成石墨烯。」

為了印證它的原理，Tour和同事們使用多個激光束法在椰子上製作微型超級電容器。他們比較了使用相同激光能量密度（約5.5 J/cm2）進行聚醯亞胺單激光加工的兩個椰子，發現椰殼材料具有較高的面電容。

「能夠在廣泛的襯底材料上比較容易地產生石墨烯，這是做我們這類研究想要達到的目的。」 Tour告訴nanotechweb網站：「這意味著石墨烯電子產品可以在許多不同的材料和應用上製造，如可食性電子器件和感測器，電子紙張以及能看到白天的光線的盒子。」

「很多時候，我們無法看到某些東西的優勢，除非我們開始使用它。」他補充說：「也許有一天所有的食物都會有一個小小的RFID標籤，它會告訴你它的位置、儲存時間、產地、來源以及到達你餐桌的路徑。」

「感測器可以用游標簽檢測大腸桿菌和其他微生物食物。他們可以改變食物顏色，給你一個你不可以吃這個的信號。所有這些都不能放在食物的單獨標籤上，而是放在食物本身上。」

文章來自nanotechweb，文章題目Laser-induced graphene for "edible electronics"，由材料科技在線團隊編譯整理。

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