成果简介
个人可穿戴设备在先进的医疗保健、军事和体育应用中非常重要。其中，电子织物因其无需安装任何额外装置的内在适应性而成为最佳选择。然而，迄今为止，电子纺织品的制造工艺复杂度高，设计灵活性低。本文，韩国科学技术院Soongeun Kwon、Young-Jin Kim等研究人员在《ACS Nano》期刊发表名为“Multimodal E-Textile Enabled by One-Step Maskless Patterning of Femtosecond-Laser-Induced Graphene on Nonwoven, Knit, and Woven Textiles”的论文，研究报告了通过飞秒激光脉冲在空气环境中将未加工的Kevlar 纺织品转化为导电激光诱导石墨烯（LIG）的直接激光写入电子纺织品。
所制备的石墨烯具有高导电性和化学可靠性，片层电阻低至2.86 Ω/□。考虑到不同类型 Kevlar纺织品的结构纺织特性，在不同类型的Kevlar纺织品（包括非织造、针织和机织结构）上实现了可穿戴多模式电子纺织品传感器和超级电容器。无纺纺织品具有较高的机械稳定性，适合应用于温度传感器和微型超级电容器。另一方面，针织织物具有固有的弹簧伸缩性，可用于制造人体运动检测用应变传感器。此外，机织织物的经纬两部分之间具有特殊的敏感压力传感网络，因此适用于制造用于探测人声的弯曲传感器。这种直接用激光从各种纺织品结构中合成任意图案的 LIG 的方法，可以方便地实现可穿戴电子传感器和能量存储。
图文导读
图1.通过LIG在机织、无纺布和针织纺织品上的一步无掩模图案化实现的电子纺织品生产的示意图。
图2、Kevlar-LIG电子纺织品的物理和化学表征
图3、Kevlar-LIG超级电容器和温度传感器的性能
图4、针织Kevla/LIG应变传感器的性能
图5、编织Kevla/LIG应变传感器的性能
小结
综上所述，本文在空气环境中以最小的烧蚀量在无纺布、针织布和编织型凯夫拉纤维上演示了一步式、无掩模、飞秒激光直接写入LIG，用于各种高性能电子纺织品应用，包括能量存储、温度传感、人体运动监测和语音识别。在编织凯夫拉纤维上形成的LIG弯曲传感器由于具有特殊的传感网络，其GF值优于之前的湿涂层石墨烯传感器。作为一种多模式电子纺织品，飞秒石墨烯/凯夫拉纤维电极成功地展示了其在各种人体运动、语音识别、温度监测，甚至是储能设备方面的强大潜力。因此，了解纺织品结构以及随后在纺织品上制造 LIG 是实现专用于传感和储能应用的多功能电子纺织品的关键。因此，用飞秒激光将各种类型的 Kevlar 纤维直接转化为 LIG，并将烧蚀程度降至最低，将加快将方便、高性能、高性价比和设计灵活的可穿戴电子纺织品广泛引入我们的日常生活。
文献：
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