松树可以让它带电吗？科学家告诉你石墨烯的用途

科学家通过制造表面石墨烯将木材变成电导体。莱斯大学的化学家JamesTour和他的同事用激光将薄膜图案涂成了一块松树。该模式是激光诱导的石墨烯（LIG），是2014年在Rice发现的原子薄碳材料的一种形式。“这是将古代与最新纳米材料结合成单一复合结构的结合，”图尔说。

这里松木上的两块激光诱导石墨烯被制成用于电解的催化剂，左边电极的气泡是氢气，右边是氧气。LIG的先前迭代是通过用激光加热一片聚酰亚胺（廉价塑料）的表面而制成的，LIG不是平坦的六边形碳原子片，而是石墨烯片的泡沫，其一个边缘连接到下面的表面，化学活性边缘暴露在空气中。

Tour表示不仅任何聚酰亚胺都能生产LIG，而且有些木材比其他木材更好。该研究小组尝试了桦木和橡木，但发现松木的交联木质纤维素结构使得生产高质量石墨烯比木质素含量较低的木材更好。木质素是复杂的有机聚合物，在木材中形成坚硬的细胞壁。

将木材转化为石墨烯为从非聚酰亚胺材料合成LIG开辟了新的途径，研究团队的研究团队负责人RuquanYe说。“对于某些应用，例如三维石墨烯印刷，聚酰亚胺可能不是理想的基材，”Ye说，“此外，木材丰富且可再生。”

与聚酰亚胺一样，该过程使用标准工业激光器在室温和压力下以及在惰性氩气或氢气氛中进行。如果没有氧气，来自激光器的热量不会燃烧松树，而是会将表面转变成与木材表面结合的石墨烯泡沫的皱纹薄片。改变激光功率也改变了所得LIG的化学成分和热稳定性。功率为70％时，激光产生的质量最高，被称为“P-LIG”，其中P代表“松树”。

激光诱导的石墨烯在一块松树上，该实验室通过将P-LIG转变为电极以将水分解为氢气和氧气以及超级电容器用于储能，使其发现更近了一步。对于前者他们在P-LIG上沉积钴和磷或镍和铁的层，以制造具有高表面积的一对电催化剂，证明它是耐用和有效的。

将聚苯胺沉积在P-LIG上，使其成为一种具有可用性能指标的储能超级电容器，Tour说，“还有更多的应用需要探索，例如我们可以使用P-LIG整合太阳能进行光合作用，我们相信这一发现将激励科学家们思考如何将我们周围的自然资源设计成功能更好的材料。“

Tour从可生物降解的电子产品中获得了更直接的环境效益，“石墨烯是一种天然存在的矿物石墨薄片，因此我们将它送回地面，与木质平台一起，而不是装满电子零件的垃圾填埋场。”空军科学研究院多学科大学研究计划和NSF纳米系统纳米技术水处理工程研究中心支持这项研究。