宾夕法尼亚州立大学

该研究工作在大气环境下采用激光直写技术一步制备了兼具柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器，实现了室温下氮氧化物气体的高精度检测。同时引入半透膜进行传感器的封装，提出了传感器的防潮策略，实现了室外环境中二氧化氮气体的高精度监测，并采集健康人群与慢阻肺、哮喘患者呼吸样气，实现了慢阻肺、哮喘患者的有效筛选。

研究人员使用一种由石墨烯（石墨的二维材料版本）和无机化合物二硫化钼组成的异质结构材料进行了实验。二硫化钼则给出了一个光致发光信号，这可以检测石墨烯和二硫化钼层之间电荷转移的数量。因此，它可以检测到由于生物分析物的变化，在这种情况下是癌症治疗药物多柔比星，它可以影响电荷。

该设备是使用激光诱导石墨烯（LIG）制成的，这种材料由只有一个原子厚的碳层制成。这种材料具有很高的导电性，可以在几秒钟内制作完成。研究人员认为，LIG是一种理想的传感装置框架，但他们必须克服将这种材料用于监测葡萄糖水平的一个重大问题。这一重大挑战是，LIG对葡萄糖不敏感。这个问题要求研究人员在LIG上沉积一种葡萄糖敏感的材料。研究小组选择的葡萄糖敏感材料是镍，它被描述为对葡萄糖具有强大的敏感性。镍与金相结合，以降低过敏反应的风险。

作者发现少量石墨烯的引入可以显著提升以PAN纤维为前驱体的碳纤维的机械强度，并结合实验和模拟结果从分子角度对石墨烯的增强机理进行了深入探究，为未来制备低成本和高强度的碳纤维材料提供了理论基础。