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这是电力的未来吗？

时间：2022-04-05 18:16:16 来源：

科学家通过制造表面石墨烯将木材转变为电导体。

莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔（James Tour）和他的同事们用激光使一块松树上的薄膜图案变黑。图案是激光诱导的石墨烯（LIG），这是2014年在赖斯发现的原子薄碳材料的一种形式。

Tour说：“它将古老的材料与最新的纳米材料结合成一个单一的复合结构。”调查结果出现在“高级材料”中。

在这里，将两块在松树上的激光诱导的石墨烯板制成电解催化剂。左边电极上的气泡是氢，右边是氧气。（信用：白饭）

LIG的先前迭​​代是通过用激光加热聚酰亚胺（一种便宜的塑料）的表面制成的。LIG不是一种六边形碳原子的扁平片，而是一种石墨烯片的泡沫，其一个边缘附着在下表面上，而化学活性边缘则暴露在空气中。

托尔说，不仅任何聚酰亚胺都会产生LIG，而且某些木材的性能比其他木材更好。该研究小组尝试使用桦木和橡木，但发现与木质素含量较低的木材相比，松树交联的木质纤维素结构使其更适合生产优质石墨烯。木质素是在木材中形成刚性细胞壁的复杂有机聚合物。

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由研究生Yeuu Chyan带领研究团队的Ruquan Ye说，将木材变成石墨烯为从非聚酰亚胺材料合成LIG开辟了新途径。“对于某些应用，例如三维石墨烯印刷，聚酰亚胺可能不是理想的基材，” Ye说。“此外，木材丰富且可再生。”

与聚酰亚胺一样，该过程使用标准的工业激光器在室温和压力下，在惰性氩气或氢气气氛中进行。在没有氧气的情况下，来自激光的热量不会燃烧松木，但会将表面转变为与木质表面结合的皱纹石墨烯泡沫片。改变激光功率也会改变所得LIG的化学成分和热稳定性。以70％的功率，该激光器产生了他们称之为“ P-LIG”的最高质量，其中P代表“松树”。

实验室通过将P-LIG转变为用于将水分解为氢和氧的电极以及用于储能的超级电容器，使发现更进一步。对于前者，他们在P-LIG上沉积了钴，磷，镍和铁层，制成了一对具有高表面积的电催化剂，经证明是耐用且有效的。

Tour说，将聚苯胺沉积到P-LIG上可以使其成为具有可用性能指标的储能超级电容器。

叶说：“还有更多的应用程序可以探索。”“例如，我们可以在太阳能集成中使用P-LIG进行光合作用。我们相信，这一发现将激发科学家们思考如何将周围的自然资源设计成功能更好的材料。”

Tour从可生物降解的电子产品中获得了更直接的环境效益。

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“石墨烯是天然矿物石墨的薄片，因此我们会将其与木平台一起运回地面，而不是运往充满电子零件的垃圾填埋场。”

空军科研多学科大学研究计划办公室和NSF纳米技术水处理纳米技术工程研究中心为研究提供了支持。

通过未来


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