韩国科研院《AFM》：通过激光脉冲在废弃落叶上制备柔性石墨烯-无机混合微型超级电容器

绿色柔性微型超级电容器 (MSC) 的开发是未来可穿戴电子产品面临的最大挑战之一。柔性MSC主要由不可生物降解的合成聚合物制成，导致大量电子废弃物。此外，复杂的多步骤制造增加了它们的生产成本。本文，韩国科学技术研究院Truong-Son Dinh Le等研究人员在《Adv. Funct. Mater.》期刊发表名为“Green Flexible Graphene–Inorganic-Hybrid Micro-Supercapacitors Made of Fallen Leaves Enabled by Ultrafast Laser Pulses”论文，研究使用飞秒激光脉冲从树木落叶中直接制造高导电性、柔性和绿色微电极，无需任何额外材料。通过一种简便、无掩模、可扩展和一步激光写入的方式，在不同类型的叶子上形成分层多孔石墨烯的图案。

叶子由生物矿物质组成，可分解成无机晶体，作为3D介孔少层石墨烯生长的成核位点。在叶片上形成的飞秒激光诱导石墨烯（FsLIG）微电极具有较低的薄层电阻（23.3Ωsq）−1） 与合成聚合物相比，具有出色的面积电容（34.68 mF cm -2在 5 mV s -1）和电容保持率（在 50 000 次充电/放电循环后约99%）。单叶上的FsLIG MSC可以轻松为发光二极管或闹钟供电，并且可应用于可穿戴电子产品、智能家居和物联网。

图1、飞秒激光诱导石墨烯 (FsLIG) 的生产示意图。

"

图2、叶子和FsLIG的表征

"

图3、FsLIG形成的演变和机制

"

图4、MSC-S10、MSC-S20和MSC-S30在具有PVA-H2SO4凝胶电解质的叶子上的电化学特性

"

图5、绿色柔性 FsLIG-MSCs 在天然叶片上的机械稳定性和潜在应用

总之，开发了一种创新方法来使用超短激光脉冲在落叶上制造任意导电石墨烯微图案。虽然传统的连续波和长脉冲激光器在薄型和热敏基板上生产LIG方面面临重大挑战，但超短脉冲激光器可以成为下一个先进的加工工具，用于从绿色可穿戴电子、智能家居和物联网的任意碳前体制备LIG微电极。

封面图来源图虫创意