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NOVA科技學(xué)院Ricardo Correia、Jo?o Coelho和Rodrigo Martins課題組--用于微型超級(jí)電容器應(yīng)用的生物相容性聚對(duì)二甲苯-C激光誘導(dǎo)石墨烯電極

高分子材料的激光輻照作為一種快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的多孔石墨烯薄膜的制備方法，已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。本文系統(tǒng)地研究了在二氧化碳紅外激光作用下，在對(duì)二甲苯-丙烯超薄膜上形成低至9.4 Ω/平方的激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)薄膜。拉曼光譜分析證實(shí)了多層石墨材料的形成，其 I_D/I_G 和 I_2D/I_G比分別為0.42和0.65。作為概念的證明，二甲苯 -C LIG 被用作一種一步法制備超薄固態(tài)微超級(jí)電容器(MSC)的電極材料，這種方法具有可擴(kuò)展性和成本效益，旨在未來(lái)的靈活和可穿戴應(yīng)用。在對(duì)二甲苯 -C 上產(chǎn)生的 LIG-MSC 表現(xiàn)出良好的電化學(xué)行為，比電容為1.66 mF/cm²，在10000次循環(huán)(0.5 mA/cm²)后具有96% 的優(yōu)良循環(huán)穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作使人們能夠進(jìn)一步擴(kuò)展 LIG 過(guò)程的知識(shí)，擴(kuò)大前體材料的種類，并促進(jìn)未來(lái)的應(yīng)用。此外，它增強(qiáng)了對(duì)二甲苯 -C 作為下一代生物相容性和柔性電子器件的關(guān)鍵材料的潛力。

圖1. 在氮?dú)饬骱?B，D)空氣中，通過(guò)CO₂激光照射聚對(duì)二甲苯-C (A，C)形成的基體的圖像和相應(yīng)的熱圖。

圖2. (A) LIG的形成是激光功率、速度和在空氣中和氮?dú)饬飨碌纳⒔咕嚯x的函數(shù)；(B)對(duì)LIG (C)在空氣中和(D)在氮?dú)饬飨滤芯康纳⒔咕嚯x和獲得的相應(yīng)薄層電阻的示意圖。

圖3. 聚對(duì)二甲苯-C層(A)在空氣中以4 W @ 10.2 cm/s激光照射之前和(B)之后的SEM橫截面顯微照片。在氮?dú)饬?C，D，E)和空氣(F，G，H，I)下產(chǎn)生的激光誘導(dǎo)石墨烯的俯視SEM顯微照片。

圖4.優(yōu)化的LIG樣品的代表性拉曼光譜(A)在氮?dú)饬飨潞?B)在空氣中，和(C)相應(yīng)的XPS光譜。

圖5. (A)直接激光寫(xiě)入過(guò)程；(B)直接寫(xiě)在聚對(duì)二甲苯薄膜上的LIG-MSC電極；(C)LIG-MSC組件的示意圖；(D)循環(huán)伏安法，(E)充放電曲線，(F)不同電流密度下的電容，以及(G)聚對(duì)二甲苯-C上LIG-MSC在0.5mA/cm²下的電容保持率和庫(kù)侖效率。

相關(guān)科研成果由NOVA 科技學(xué)院Ricardo Correia、João Coelho和Rodrigo Martins等人于2022年發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.2c09667）上。原文：Biocompatible Parylene-C Laser-Induced Graphene Electrodes for Microsupercapacitor Applications。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)



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