激光诱导石墨烯（LIG）融合了石墨烯碳的高导电性与直接激光图案化技术，但大多数LIG仍与聚合物基底结合，限制了其作为厚型可转移电极的应用。厚型自由立式LIG在为柔性系统供电和供暖方面备受追捧，却始终难以实现。本文，韩国中央大学Jung Bin In等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Free-Standing Functional Laser-Induced Graphene–PVA Laminates”的论文，研究提出一种无溶剂层压工艺，通过激光辅助剥离、堆叠及聚乙烯醇（PVA）热压粘合技术，将基底附着型LIG转化为厚度可调的悬浮薄膜。
所得层压膜厚度为60-180微米，保持约1.1×10³ S m⁻¹的电导率，经1500次弯曲循环后电阻变化小于1.1%。对于六层层压板（L-6，厚度180微米），在2伏电压下采用电热加热可达到151摄氏度，加热速率为17摄氏度每秒。当相同L-6层压板经激光加工形成梳状电极图案并作为微型超级电容器电极时，可在0.1 mA cm–2电流密度下实现12.2 mF cm–2的面积电容，且经5000次充放电循环后仍保持94.7%的电容保持率。由于所有步骤均采用市售材料和常压工艺，该方法可实现多功能自支撑LIG电极的可扩展制造，适用于可穿戴电子设备、局部加热及紧凑型储能装置。
图1. Schematic of the LIG laminate fabrication process: laser direct patterning, spin-coating of the PVA solution, laser-induced exfoliation, hot pressing, and laser cutting.
本研究提出了一种简单且可扩展的制备方法，用于生产厚度可控的自由悬浮LIG薄膜，该薄膜兼具电学和电化学功能。随着LIG薄膜厚度的增加，自支撑样品的机械可控性得到提升，同时其电阻值显著降低。这些改进对加热器应用具有重大意义：较厚薄膜展现出更短的热响应时间（3.4–7.0秒）和更高的饱和温度（68.6–151.3°C）。通过对L-6样品进行弯曲和柔韧性测试，进一步验证了层压LIG薄膜的机械完整性：经1500次弯曲循环后，其初始电阻率仍保持98.9%。应用于MSC设备时，L-6 MSC电极在0.1mA/cm²电流密度下展现出显著提升的面积电容值（12.19mF/cm²），较L-0 MSC提升12倍，同时保持优异的循环稳定性——经5000次循环后电容保持率达94.7%。这些结果凸显了层压式自由悬浮LIG结构在柔性电子设备和储能系统中的应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.5c15723
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
