成果简介
物联网（IoT）技术的兴起增加了对玻璃电子器件的需求。然而，玻璃电子产品的生产需要复杂的工艺，包括导电材料涂层和化学气相沉积，这需要使用额外的化学品。因此，这引发了有关化学和电子废物的环境问题。本文，韩国科学技术院Han Ku Nam、Young-Jin Kim、中国石油大学（华东） 于连栋（教授）等在《Small Science》期刊发表名为“In Situ Transfer of Laser-Induced Graphene Electronics for Multifunctional Smart Windows”的论文，研究提出了一种快速、经济、简单的方法，以满足对玻璃电子产品日益增长的需求，同时解决与玻璃电子产品生产工艺相关的环境问题。
该方法包括将聚酰亚胺（PI）带转化为激光诱导石墨烯（LIG），并利用紫外激光直接写入技术将其转移到玻璃基板上。这种工艺无需在环境空气中进行额外的化学处理，即可制造出嵌入石墨烯的玻璃。随后，除去残留的 PI 胶带，就得到了电阻率为 1.065 × 10-3 Ω m 的基于 LIG 的玻璃电极。这些 LIG 电极在除雾、加热、温度传感和太阳能取暖等窗户应用中展示了高效的功能，适用于汽车和住宅窗户。这种生态友好型技术在基于物联网的智能和可持续窗户电子设备方面的潜在可扩展性进一步凸显了其满足不同用户需求的适应性。
图文导读
图1、用于智能窗户应用的LIG嵌入式玻璃的原理图和概念图。
图2、玻璃上LIG的机械和化学表征
图3、玻璃上LIG加热器的表征
图4、 LIG温度传感器和1D网格节能演示
小结
本研究提出了一种方法，其中PI胶带附着在玻璃基板上，并使用UV-LDW技术将其转化为LIG，同时将其嵌入玻璃中。从非激光照射区域取下 PI 胶带后，除 LIG 嵌入区域外，其余区域可确保透明度，从而实现玻璃电子设备。采用高吸收率的紫外纳秒激光器，以及在环境空气中将碳电极单步转移到玻璃上，而无需进行特殊的化学处理，增强了这种方法的吸引力。优化获得 1.065 × 10 的电阻率−3Ω m 长的 30 mm LIG 电极，进一步扩展到物联网驱动的智能窗户技术。LIG加热器嵌入式玻璃通过焦耳加热达到高达135°C的温度，解决了汽车和房屋窗户的除雾和除霜等现实问题。值得注意的是，除雾测试显示在3分钟内完全除雾，凸显了其商业潜力。LIG电极还可作为可靠的温度传感器，具有−0.1%°C的高TCR系数−1在重复测试中具有强大的稳定性，建议对窗户和玻璃进行实时温度测量。
此外，基于LIG的一维网格太阳能加热器可有效将室内温度提高1°C以上，提供优于普通玻璃的温度稳定性，可节省7%以上的加热能耗，同时在宽波段内保持超过70%的高透射率。该技术是适用于汽车和住宅窗户系统的下一代节能解决方案。这些技术提供了一种经济实惠、快速且可定制的方法来实施窗户电子产品，满足了不同的消费者需求，并有可能扩展到各种基于物联网的玻璃电子产品。此外，这种方法的环保性质，不使用额外的化学品，提供了一种可持续的解决方案，并解决了与窗户电子产品相关的回收电子废物问题。
文献：https://doi.org/10.1002/smsc.202400010
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
