成果简介
激光诱导石墨烯传感器在各个领域引起了相当大的兴趣;然而，低灵敏度和一致性限制了它们在测量柔软、大型可变形结构方面的进一步应用。本文，华中科技大学黄永安等在《Adv. Electron. Mater》期刊发表名为“Ultrathin, Graphene-in-Polyimide Strain Sensor via Laser-Induced Interfacial Ablation of Polyimide”的论文，研究提出了一种创新的界面烧蚀方法，通过纳秒紫外激光（308 nm）将界面聚酰亚胺转化为石墨烯。
与传统的激光表面烧蚀明显不同，界面烧蚀展示了其独特的能力，可以在有限的烧蚀深度下生产高质量的石墨烯，这得益于高度集中的温度分布、反应产物的约束和以热传导为主的独特烧蚀模式的综合效应。使用该方法，获得了超薄（8μm）聚酰亚胺石墨烯（GiP）应变传感器，其厚度是传统表面烧蚀法制备的6倍。超薄GiP传感器具有出色的顺应性（400μm的小弯曲半径）、高应变灵敏度（24.8）和高力灵敏度（4.2 N）−1)。该GiP应变传感器在变形飞机变形测量（例如弯曲、扭曲和冲击）中的演示说明了其在设备健康监测方面的强大能力，从而为需要精确变形测量的智能设备提供了工程机会。
图文导读
图1、通过界面烧蚀设计超薄GiP应变传感器
图2、碳化产物的表征
图3、界面消融机理分析
图4、超薄应变传感器的表征
图5、在变形飞机上演示 GiP 传感器阵列。
小结
综上所述，一种创新的界面烧蚀方法提供了一种可扩展、灵活且特别有效的解决方案，可通过高激光通量碳化和低激光通量剥离来制备超薄 （8 μm） GiP 应变传感器。这些优异性能的证明反映在飞机的变形（例如弯曲、扭曲和冲击）监测中。除应变传感器外，界面烧蚀的方法还可用于制造其他GiP器件，包括湿度传感器，温度传感器，导电聚合物薄膜，GiP电路等。
文献：https://doi.org/10.1002/aelm.202201086
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