NOVA科技学院Rodrigo Martins课题组–用于微型超级电容器应用的生物相容性聚对二甲苯-C激光诱导石墨烯电极

高分子材料的激光辐照作为一种快速、简单、经济的多孔石墨烯薄膜的制备方法，已经引起了人们的广泛关注。本文系统地研究了在二氧化碳红外激光作用下，在对二甲苯-丙烯超薄膜上形成低至9.4 Ω/平方的激光诱导石墨烯(LIG)薄膜。拉曼光谱分析证实了多层石墨材料的形成，其 I_D/I_G 和 I_2D/I_G比分别为0.42和0.65。作为概念的证明，二甲苯 -C LIG 被用作一种一步法制备超薄固态微超级电容器(MSC)的电极材料，这种方法具有可扩展性和成本效益，旨在未来的灵活和可穿戴应用。在对二甲苯 -C 上产生的 LIG-MSC 表现出良好的电化学行为，比电容为1.66 mF/cm²，在10000次循环(0.5 mA/cm²)后具有96% 的优良循环稳定性。这项工作使人们能够进一步扩展 LIG 过程的知识，扩大前体材料的种类，并促进未来的应用。此外，它增强了对二甲苯 -C 作为下一代生物相容性和柔性电子器件的关键材料的潜力。

图1. 在氮气流和(B，D)空气中，通过CO₂激光照射聚对二甲苯-C (A，C)形成的基体的图像和相应的热图。

图2. (A) LIG的形成是激光功率、速度和在空气中和氮气流下的散焦距离的函数；(B)对LIG (C)在空气中和(D)在氮气流下所研究的散焦距离和获得的相应薄层电阻的示意图。

图3. 聚对二甲苯-C层(A)在空气中以4 W @ 10.2 cm/s激光照射之前和(B)之后的SEM横截面显微照片。在氮气流(C，D，E)和空气(F，G，H，I)下产生的激光诱导石墨烯的俯视SEM显微照片。

图4.优化的LIG样品的代表性拉曼光谱(A)在氮气流下和(B)在空气中，和(C)相应的XPS光谱。

图5. (A)直接激光写入过程；(B)直接写在聚对二甲苯薄膜上的LIG-MSC电极；(C)LIG-MSC组件的示意图；(D)循环伏安法，(E)充放电曲线，(F)不同电流密度下的电容，以及(G)聚对二甲苯-C上LIG-MSC在0.5mA/cm²下的电容保持率和库仑效率。

相关科研成果由NOVA 科技学院Ricardo Correia、João Coelho和Rodrigo Martins等人于2022年发表在ACS Applied Materials & Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.2c09667）上。原文：Biocompatible Parylene-C Laser-Induced Graphene Electrodes for Microsupercapacitor Applications。