来一口石墨烯烤面包——莱斯大学开发出一种激光诱导石墨烯(LIG)的新型材料
最近，莱斯大学展示了石墨烯最神奇用途，那就是用到食物上，也就是说石墨烯被雕刻进食物中，面包、豆腐、肉类等等，这样一点都不妨碍你把它们吃进去。
研究人员开发了一种激光诱导石墨烯(LIG)的新型材料，这种材料的好处是，石墨烯蚀刻剂拥有导电性，所以其可以让RFID标签和传感器直接被嵌入到食物中。
对于人类而言，这样石墨烯被融入后，你就能知道食物的历史、安全、产地等，以及可能潜在的微生物污染物警告。
这项新型研究发表于美国化学会杂志《ACS Nano》，它演示了激光诱导产生的石墨烯可以被烧入纸张、纸板、衣服、 煤炭和特定食物，甚至是吐司面包中。
（图片来源： 莱斯大学 / Jeff Fitlow）
莱斯大学实验室化学家 James Tour 曾将女童军饼干转变为石墨烯，现在正在研究将石墨烯图案写入到食物和其他材料上，从而快速地将导电识别标签和传感器嵌入到产品自身中。Tour 表示：“这不是墨水。这是将材料本身转化为石墨烯。”
Tour 实验室认为“任何具有适当碳含量的物品都可以转化为石墨烯”，而这项工艺正是这一论点基础上的拓展。最近这些年，实验室在这一方法基础上开拓研究，通过商用激光改变廉价聚合物薄膜的顶层，从而制造出石墨烯泡沫材料。这种泡沫材料由交联的微型石墨烯薄片组成，而石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料。
多束激光通过一个散焦的光束传递，使得研究人员能够将LIG图案写入到衣服、纸张、椰子壳和软木上，也包括吐司。（这种面包先经过烘烤再“碳化”其表面。）这项工艺可在空气中以及室温条件下展开。
（图片来源： 莱斯大学 / Jeff Fitlow）
Tour 表示：“在某些情况下，多束激光会制造出两步反应。第一步，激光通过光热的方式将目标表面转化为无定形碳。然后，在随后的激光传输过程中，选择性吸收的红外光线将无定形碳转化为LIG。我们发现波长是很重要的因素。”
当研究人员发现，通过简单调高激光器的功率无法在椰子或者有机材料上制造出更好的石墨烯时，他们开始转向多束激光和散焦。然而，调整这一工艺将使得他们通过两次激光照射椰子皮，制造出一种微型超级电容，形状好似莱斯大学的首字母“R”。
散焦激光加速了许多材料的制作工艺，因为更宽的光束让目标上的每个点都可以在单个光栅扫描下被激光照射很多次。Tour 说，这也使得研究人员可以很好地控制产品。散焦让它们可以将之前不适合的聚醚酰亚胺转化为LIG。
（图片来源： 莱斯大学 / Jeff Fitlow）
论文的合作领导作者之一、莱斯大学的研究生 Yieu Chyan 表示：“我们也发现，我们可以在面包或者纸张或者衣服中加入阻燃剂，促进无定形碳的形成。现在，我们能够利用所有这些材料，并在空气中直接转化它们，而无需可控的空气箱或者更加复杂的方法。”
（图片来源： 莱斯大学 / Jeff Fitlow）
Tour 表示，所有目标材料的通用元素是木质素。木质素是一种复杂的有机聚合物，可以形成刚性的细胞壁。之前更早的研究将它作为一种碳前体，燃烧全干材中的LIG。软木、椰子壳和土豆皮具有更高的木质素含量，从而更容易转化为石墨烯。
LIG 能以图案的形式写入到目标材料中，并作为超级电容使用。超级电容是一种电催化剂，可用于燃料电池、RFID 天线、生物传感器以及其他应用。
Tour 表示：“我们通常不会看到某些东西的优点，直到我们将它实现。也许所有的食物都会具有一个小型RFID标签，其中含有是生产地址、生产日期、生产的国家和城市、以及带到你桌子上的途径。”他说，LIG 标签也可以做成检测大肠杆菌和食品上其他微生物的传感器。Tour 表示，“它们可以发光，并向你发送一个信号，让你不会想吃它。所有这些都不是安装在食品上的独立标签，而是安装在食品本身中。”
Tour 表示，柔性可穿戴电子器件将成为这项技术的早期市场。他说：“它的应用包括，将导电线放置到衣服上，你可以用它加热衣服，或者增加传感器或导电图案。”
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08539
来源：IntelligentThings
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