成果简介
全球变暖加剧了气候危机，导致降雪和降雨更加频繁。这导致屋顶腐蚀、发霉和结构损坏，从而缩短了屋顶的使用寿命，并可能造成安全隐患。为了应对这些挑战，本文，中国石油大学（华东） 于连栋 教授团队、韩国科学技术院Young-Jin Kim等在《Carbon》期刊发表名为“Green smart multifunctional wooden roofs enabled by single-step hydrophobic laser-induced graphene fabrication”的论文，研究提出了一种开发多功能屋顶的方法，这对主动适应极端天气至关重要。利用飞秒激光直写（FsLDW）技术，在环境空气中通过一步法将疏水性激光诱导石墨烯（LIG）涂覆到木材上，无需额外的化学处理。
这种疏水性石墨烯导电率高达10.0Ω-sq-1，接触角高达 148.8°，可无缝集成到屋顶上，创造出经济、快速、环保的智能屋顶解决方案。这些 LIG 电极的疏水表面结合了 LIG 的加热功能，在防水、干燥木材和促进除冰功能方面展示了其多功能性。这项完全依靠激光在木材上绘制图案的环保发明，不仅延长了屋顶的使用寿命，还解除了人们对电子废物和回收利用的担忧，有望整合出绿色、智能和可持续的屋顶解决方案。
图文导读
图1.疏水性LIG，使用FsLDW在木材上制造，用于多功能屋顶。
图2.通过操纵激光参数进行疏水性LIG优化
图3.木材和LIG的物理和化学表征
图4.疏水LIG加热器嵌入木材的除湿试验结果
图5.疏水LIG加热器嵌入木材的憎水除冰测试结果
小结
在这项研究中，我们实施了FsLDW技术，用于木材的单步疏水LIG生产。通过优化工艺，我们成功地将高质量的疏水性LIG电极集成到天然木材上，最终创造了一个具有防水、木材防潮干燥和除冰功能的多功能屋顶。这些制造是在环境空气中完成的，没有额外的化学处理，利用具有超短脉冲持续时间的飞秒激光器来最大限度地减少热损伤并避免制造复杂性。该方法产生了一种高质量的疏水性LIG电极，具有低电导率（10.0 Ω·sq⁻1）和高接触角（148.8°）。由此产生的疏水性LIG电极有效地防水了屋顶，同时采用焦耳加热，在35分钟内迅速将木材的水分含量降低到10%以下，即使在超过100°C的温度下也能保持稳定的疏水性。此外，通过极端冬季模拟的验证表明，在-10°C下，疏水性LIG加热器嵌入的木材中的冰可以迅速消除，并在6分钟内消失。这些综合实验共同强调了通过一步FsLDW技术生成的疏水性 LIG 嵌入木材的潜力，以满足大规模生产和可定制的制造需求。该技术扩展了环保木屋顶的适应性，提供了一种简单、快速且具有成本效益的手段来创建可访问、高质量、环保的屋顶解决方案。这些发现通过解决与功能增强屋顶系统中的回收和电子废物相关的持续挑战，以及延长屋顶的使用寿命，为可持续解决方案做出了贡献。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119373
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。
