中国科学院合肥物质科学研究院（HFIPS）的研究人员提出了一种激光辅助逐层共价生长方法，用于生产高度结晶的全石墨烯宏观结构（AGM）。
逐层共价生长和 AGM 的表征。图片来源：李念
石墨烯是一种二维碳材料，具有卓越的机械、电学、热学和光学特性。为了实现大规模应用，石墨烯必须在宏观层面上有效制备和组装。
传统方法，例如液相自组装、3D打印和催化模板程序，只能在石墨烯片之间创建非共价弱连接，导致晶体结构不连续。这种限制损害了石墨烯宏观结构的电学特性。
本研究通过层压微孔聚醚砜 (PES) 膜创建了具有从微观到宏观尺度电气特性的共价连接 AGM。使用激光将PES膜的每一叠层完全碳化，并在空气环境中实现平滑的层间粘合。
研究人员利用分子动力学模型发现了 AGM 的共价生长机制。该方法的跨层电导率比非共价结构提高了 100 倍。
AGM 已被证明在各种环境中都取得了成功，包括超级电容器电极。除了能量存储之外，AGM 的共价生长方法对于其他行业也至关重要，包括电子、电磁屏蔽和传感器，在这些行业中，有效且卓越的宏观石墨烯生产技术至关重要。
期刊参考：Song, Y., et al. (2023) Macro-Sized All-Graphene 3D Structures via Layer-by-Layer Covalent Growth for Micro-to-Macro Inheritable Electrical Performances. Advanced Functional Materials. doi:10.1002/adfm.202305191
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