頭條楓林網
年度訂閱用戶可加入科技英語學習社區，每週科技英語直播講堂，詳情查看“閱讀原文”
萊斯大學的科學家們曾經研發出激光誘導石墨烯（LIG），而現在他們改進了技術，研製出了可能成為新一代食用電子產品的技術。
在萊斯實驗室內，化學家James Tour曾經把普通餅乾轉化成了石墨烯，而今他正在研究如何將石墨烯融入食物和其他材料，以便將導電標識和傳感器快速嵌入產品本身。
“這不是墨水，”Tour表示。 “這就是把材料本身，（用技術）將其轉換成石墨烯。”
整套流程延伸了Tour實驗室提出的論點，即任何具有適當碳含量的物質都可以變成石墨烯。 近年來，該實驗室使用商業激光技術來轉化廉價聚合物膜的頂層，用來製造石墨烯泡沫。 新的方法就是在此基礎上開發和擴展的。
圖丨博士生Yieu Chyan（左）和Tour教授（右）
泡沫由石墨烯（二維碳結構）的微觀交聯薄片組成。 激光誘導石墨烯可以被寫入目標材料中，用途包括超級電容、燃料電池中的電催化劑、射頻識別（RFID）天線和生物傳感器，同時還有其他潛在應用。
美國化學學會期刊《ACS Nano》刊登了這項新的成果，激光誘導石墨烯可以融入紙張，紙板，布料，煤炭和某些食物中，甚至包括烤麵包片。 美國空軍研究實驗室支持了這項研究。
“很多時候，在我們沒有將某些東西變為現實的時候，它的優點是不為人知的。”Tour說。 “在未來，也許所有的食物都會有一個微小的RFID標籤，可以告訴你它曾去過哪裡，存放的時間，來自哪個國家和城市，以及到達餐桌的途徑。”
圖丨準備將樣品表面轉化為激光誘導石墨烯
他表示，激光誘導石墨烯標籤也可以成為傳感器，來檢測食物上的大腸桿菌或其他微生物。 “它們可以亮起，傳達出一個信號—不要食用這個食物，”Tour說。 “這些（信息）不再需要用食物包裝上的標籤，而是用食物本身。”
研究人員利用散焦光束和多重激光，可將石墨烯圖案蝕刻在布料、紙張、土豆、椰子殼、軟木和烤麵包片上。 麵包要首先經過烘烤以“碳化”表面。 整個過程在空氣中和室溫下就可以進行。
“在某些情況下，多重激光可能會產生兩步反應，”Tour表示。 “首先，激光將目標表面光熱轉化為無定形碳。在隨後的激光傳遞過程中，紅外線的選擇性吸收將無定形碳轉變為石墨烯。我們發現波長的影響很明顯。”
研究人員發現，單純地增大激光功率，並不能在椰子殼或其它有機材料上製造出更好的石墨烯，他們便把注意力轉向了多重激光和散焦。 通過調整流程，他們在經過兩次激光照射的椰子殼上，刻製了一個“R”形微型超級電容。
在一次光柵掃描中，更寬的光束允許對目標上的每個點進行多次激光照射，因此散焦激光可以加速很多材料的蝕刻過程。 Tour表示，這允許我們對產品進行精細控制。 散焦使他們能夠將之前不適合的聚醚酰亞胺轉化為石墨烯。
圖丨在添加了阻燃劑的布料上，刻著一隻石墨烯貓頭鷹
“我們還發現在麵包，紙張或布料中加入阻燃劑，可以促進無定形碳的形成，”該論文的聯合主要作者，萊斯大學研究生Yieu Chyan說。 “現在我們可以將所有材料都置於空氣中，直接進行轉換，無需使用可控氣氛箱或更複雜的方法。”
Tour表示，所有目標材料的共同點似乎都是木質素。 木質素是一種構成剛性細胞壁的複雜有機聚合物，早期的一項研究用它作為在烤乾木材中燒製石墨烯的碳前體。 軟木，椰子殼和土豆皮含有更多的木質素，這使得它們更容易轉換成石墨烯。
可穿戴電子產品可能是該技術的早期市場。 Tour說，“這項技術可以將導電跡線放在衣服上，無論你是想加熱衣服，還是加入傳感器或者導電圖案。”
-End-
編輯：Ren
參考：
http://news.rice.edu/2018/02/13/graphene-on-toast-anyone/
轉載聲明 ：本文轉載自「DeepTech深科技」，搜索「mit-tr」即可關注。