相关研究成果以“High-Performance Sensing Platform Based on Morphology/Lattice Collaborative Control of Femtosecond-Laser-Induced MXene-Composited Graphene”为题发表于《Advanced Science》。

  可穿戴传感器是一种小型设备，通常佩戴在皮肤附近或直接贴在皮肤上，用于监测和收集人体生理和生化参数的实时数据，在远程健康监测、身体活动跟踪、人机交互和实时生理信号监测方面具有巨大潜力。多功能、高性能的柔性可穿戴传感器的发展增加了对敏感材料的需求。在涉及监测多种生理信号的场景中，对物理变化（如压力和应变）和生化信号（如疾病标志物和蛋白质分子）都敏感非常重要。响应物理刺激需要改变材料的微观形貌和孔隙率。响应生化信号需要改善材料的电性能并集成特定的敏感物质。因此，对敏感单元形貌及其电性能的协同调控和优化对于多功能可穿戴传感器具有重要意义。

  近年来，激光诱导石墨烯（LIG）因其快速图案化、无掩模制造、原位合成和石墨烯基材料的经济高效生产而被广泛应用于柔性传感器。因此，LIG显示出巨大的前景，特别是在多信号传感方面。LIG的3D多孔结构为化学反应和物理相互作用提供了大量的表面位点。此外，LIG与电解质、代谢物、激素和其他化学标记物相互作用会触发电位、电流和电阻率的变化，从而能够基于这些改变对分析物进行检测和分析。特别是，可以通过调节激光加工条件来控制LIG的表面形貌、内部结构和孔隙率，为调节基于LIG的敏感单元的微形貌和电性能提供了一种直接可行的方法。

  LIG用于各种传感器，包括电化学传感器和压力传感器。然而，由于LIG的晶格不规则和层间结构不连续，其电导率和载流子迁移率仍需改进。研究人员尝试了各种策略，例如旋涂高导电性的MXene和银纳米线、电沉积纳米颗粒以及激光诱导金属前体溶液的二次还原，以制备复合LIG。然而，这些掺杂方法作为二次生产工艺，仅将掺杂材料沉积在LIG表面，并未穿透晶格，而且LIG的结合相对不稳定，为材料制备过程带来了额外的不确定性。之前的LIG生产方法涉及长脉冲或连续激光辐照，由于聚合物薄膜在热效应下高度不稳定，限制了微观形貌和图案分辨率的可控性。

飞秒激光诱导的MXene复合石墨烯(LIMG)的制造和表征

信息来源：Carbontech