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世界杯网站上买球罗斯达教授团队在多功能宏观三维石墨烯构筑研究方面取得进展

作者: 发布: 2022-04-15

北航新闻网4月14日电(通讯员 宋婉姮)近日,《Advanced Science》杂志在线刊登了我校机械工程及自动化学院罗斯达教授团队的最新研究成果“3D-Laminated Graphene with Combined Laser Irradiation and Resin Infiltration toward Designable Macrostructure and Multifunction”。2019级博士生高燕为文章的第一作者,罗斯达教授为文章的唯一通讯作者,北航为唯一通讯单位。

基于石墨烯优异的物理化学性能优势,宏观三维(3D)石墨烯的构筑满足了新一代人造皮肤/肌肉、柔性可穿戴电子、多功能仿生表面等智能设备结构优化和性能升级的需求,引起了学术界和工业界的极大关注。与传统液体自组装和催化模板法构筑宏观3D石墨烯相比,利用二氧化碳激光器在空气中将多种聚合物通过光热/光化学反应转化成多孔石墨烯的激光诱导石墨烯 (LIG)工艺,避免了复杂且冗长的步骤、严苛的温度和气氛控制,显示出工艺简单且结构可图案化的优势。但通过使用模板诱导或现场铺层方式辅助构筑宏观3D激光诱导石墨烯(3D LIG)仍面临着不可避免的后处理工序、有限的宏观尺寸和难以快速实现多种复杂几何形状等问题。为了满足未来智能装备与结构快速/大规模的制造需求,高效制备出尺寸可扩展、三维形状可定制、功能多样化的宏观3D石墨烯结构具有重要意义。针对上述问题,研究团队首次提出利用激光诱导和树脂浸渍复合工艺构筑宏观3DLIG结构的新方法,并深入探索其加工-性能调控规律,获得兼具优异的机械/电气性能和超灵敏的应变传感性能的3D LIGP/环氧树脂层压复合材料 (LIGP-C)。

研究通过独特的激光诱导、树脂浸渍和热压工艺(图1a),构筑了大尺寸(面积≈400 cm2,厚度≈3.5 mm) 和多种复杂结构的3D LIGP-C(图1b),显示出该加工工艺具有简单高效、尺寸可扩展和形状可定制的优势。通过系统研究3D LIGP-C的加工-结构-性能关系,实现同时具备高强度(≈24.7 MPa)、高导电率(≈143 S m1)和高传感性能(GF≈15.7)的3D LIGP-C(图1c)的构筑,体现出极大的优势去满足未来智能装备与结构的快速/大规模制造。

图1. 3D LIGP-C加工流程示意图(a)、样品展示(b)、多功能性能调控(c)。

罗斯达教授主要从事微纳传感、柔性器件、复合材料、智能结构健等方面的研究工作,近年来相继在Advanced Materials、AdvancedFunctional Materials、AdvancedScience、Small、ACSApplied Materials & Interfaces、Carbon、CompositeStructures等知名期刊发表多篇学术论文。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202200362