成果简介

图2、芳香族聚合物的LIG图示

2.2 LIG合成的激光器和制备参数

激光特别有利于热处理，因为它们能够控制转移到高度局部区域的光子能量，从而产生快速加热过程（加热速率高达1000°C s−1）并精确调节产生的温度。在LIG制造中，紧密聚焦的激光束可以在目标材料上感应出极高的温度，足以破坏化学键并将碳原子重新排列成石墨烯。同时，气体产物的瞬时产生会产生高压环境，有助于形成具有多孔结构的LIG。在本节中，总结了LIG制造中使用的不同类型的激光器。此外，还讨论了关键激光参数的影响，为高效生产具有所需结构和性能的LIG提供有用的信息。

2.3 LIG的制造和改性

石墨烯基材料的制备和改性是材料科学的重要课题。基于易于调整的加工参数，在激光照射下可以生产出具有可控表面形貌、表面性能、化学成分和电性能的 LIG。LIG制造过程中的杂原子掺杂显著提高了基于LIG的器件的性能。LIG与各种材料的结合造就了具有先进功能的LIG杂化和复合材料。特别是，控制这些特征的空间变化的独特能力对于各种应用非常有前景。

图6、使用木质素作为低成本前体的激光光刻工艺流程及性能图示

图7、用于电池的基于 LIG 的电极。

2.6 其他应用

2.6.1 化学传感器基于LIG的传感器广泛用于检测化学品并量化其浓度。LIG多孔网络中的大表面积为表面化学反应提供了更多的活性位点，从而实现了高灵敏度和快速响应时间。已经开发了各种类型的基于LIG的化学传感器来检测各种化学品。

2.6.2 气体传感器

基于LIG的传感器可用于检测各种气体并提供必要的环境信息。LIG具有在柔软和低成本基板上制造的能力，为可拉伸的可穿戴气体传感网络开辟了有希望的道路，该网络可以检测人体产生的气态生物标志物以及其他环境危害。

2.6.3 光电探测器

光电探测器在广泛的应用中非常重要，包括光通信、光谱仪和荧光显微镜。传统的光电探测器体积庞大、易碎且价格昂贵，这限制了它们在可穿戴应用中的使用。

2.6.4 电热致动器

电热致动器可以根据热双晶片效应改变其形状。在对齐的LIG图案在PI薄膜上制造，并夹在聚偏氟乙烯（PVDF）层和PI薄膜之间，形成PVDF/LIG/PI（PLP）致动器。PVDF作为活性层，因为它的热膨胀系数比PI大得多。此外，PLP致动器可以将光转换为热能以扩展PVDF层，从而赋予自变形致动器。

2.6.5热声换能器

由于其高导电性、低热容量和高导热性，LIG是热声换能器的绝佳材料。

小结

本文综述了LIG研究从基础到应用的研究进展。直接激光制备已被证明是一种简单有效的方法，可以在恶劣条件下低成本和可扩展地生产复杂的石墨烯电极，无需掩模。LIG继承了石墨烯的优异性能，但其独特的优势、可控的性能和易于生产，推动了其向众多应用的过渡。迄今为止，已经报道了各种基于LIG的高性能传感器和能量设备。

从应用的角度来看，作者预计在不久的将来会开发出更多基于LIG的多功能设备。此外，将针对一步制造的便携式/可穿戴电子产品实施包含所有LIG组件（例如传感器，SC和TENG）的集成系统。目前，基于全LIG的集成系统实施和商业化的主要障碍是能量收集装置仍然无法产生足够的能量来长时间连续运行整个系统。因此，基于高效和多刺激LIG的能量收集器件、无线电力传输器件和低能耗的小型化电子设备对于未来基于LIG的集成系统的发展是必要的。此外，尽管许多基于LIG的设备已经证明了其可行性和可靠性，但需要长期运行和稳定的性能，而不是在实验室中，以证明其实际用途。最后，应仔细评估吸入LIG颗粒的可能性及其在人体细胞/组织中的毒性，以用于可穿戴和植入式应用。

考虑到该领域的研究仍处于起步阶段并且正在迅速发展，因此在材料、性能和应用方面有很大的进一步发展空间。近年来，已经预见到LIG从实验室到商业产品的转移。LIG研究的成就旨在为可持续发展的社会铺平道路。

文献：

https://doi.org/10.1002/adfm.202270276