最近，研究人员在Scientific Reports上发表了一篇文章，介绍了一种新型复合材料，它结合了激光诱导石墨烯（LIG）和银纳米粒子（AgNPs），是通过一种环保方法合成的。研究评估了这种复合材料作为超级电容器电极的电化学性能及其对致病性念珠菌的抗真菌特性。
背景
石墨烯具有高比表面积、多孔性和导电性，因此适用于超级电容器应用。LIG 的合成过程包括激光烧蚀聚酰亚胺基底，将材料转化为多孔石墨烯结构。添加银纳米粒子可增强导电性，并为复合材料带来抗菌特性。
银纳米粒子的合成方法包括用 Swietenia macrophylla 树皮中的植物提取物还原硝酸银。这种方法为纳米粒子的合成提供了一种可持续的方法，并确保所得到的材料是无毒和环保的。
当前研究
LIG 是用二氧化碳激光雕刻机烧蚀聚酰亚胺基底，形成多孔石墨烯结构而合成的。对激光参数进行了调整，以确保 LIG 表面均匀一致。
在合成 AgNPs 时，使用了大叶猕猴桃树皮提取物作为还原剂。将树皮干燥、粉末化，与去离子水混合，在 180 rpm 和 32 °C 下搅拌 48 小时。将混合物离心以获得上清液，上清液与 2 mM AgNO3 溶液以 1:2 的比例混合，培养 48 小时以促进纳米粒子的形成。
LIG-AgNP 复合材料的制备有两种方法：滴涂法和丝网印刷法。在滴涂法中，将合成的 AgNPs 分散在乙醇中并涂在 LIG 表面，然后在 80 °C 下干燥。在丝网印刷法中，将商用银墨与溶剂混合，然后使用网筛印刷到 LIG 上。
电化学表征包括使用四探针法测量片电阻和电导率。超级电容器的电化学性能通过循环伏安法（CV）和电静态充放电试验进行评估，以确定比电容和能量密度。抑制试验评估了超级电容器对白色念珠菌的抗真菌活性，与对照样品相比，抑制面积是衡量抗真菌效果的标准。
结果与讨论
研究表明，与单独的 LIG 相比，LIG-AgNP 复合材料具有更好的导电性。滴涂电极（E1）的片状电阻为 37.10 Ω，电导率为 12.2 S cm-1，而丝网印刷电极（E2）的片状电阻为 28.25 Ω，电导率为 16.04 S cm-1，表现出更好的性能。
相比之下，市售的银墨丝网印刷电极（E3）的片电阻为 3.00 Ω，电导率高达 151.09 S cm-1。这些结果表明，AgNP 的应用方法会显著影响复合材料的电学特性。
通过比电容和能量密度测定评估了超级电容器的电化学性能。丝网印刷复合材料的比电容为 118 mF cm-²，能量密度为 2.42 mWh cm-²，而滴涂复合材料的比电容较低，为 38 mF cm-²，能量密度为 0.05 mWh cm-²。这些结果表明，丝网印刷方法提高了超级电容器的电气性能和整体性能。
此外，还测试了 LIG-AgNP 复合材料对白色念珠菌的抗真菌活性。丝网印刷电极有效抑制了致病真菌的生长，显示出显著的抗真菌特性。这种既是高效储能装置又是抗菌剂的双重功能凸显了这种复合材料在柔性电子和生物医学技术领域的应用潜力。
结论
本研究开发了一种 LIG-AgNP 复合材料，它具有更强的导电性和抗真菌特性。利用植物提取物合成的 AgNPs 对环境友好，不仅支持了材料的可持续性，还提高了其在各个领域的适用性。
结果表明，AgNP 的应用方法对复合材料的电气性能有很大影响，丝网印刷比滴涂效果更好。此外，对白色念珠菌的抗真菌活性也表明了其在医疗保健领域的潜在应用。
LIG-AgNP 复合材料有助于在可持续能源储存解决方案和抗菌材料方面取得进展，为这些领域的进一步研究和实际应用奠定了基础。
期刊参考
Prakash A., et al. (2024). Highly conducting Laser-Induced Graphene-Ag nanoparticle composite as an effective supercapacitor electrode with anti-fungal properties. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-024-79382-3, https://www.nature.com/articles/s41598-024-79382-3
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