第一作者：Kun Wang

通訊作者：劉忠范，亓月

通訊單位：北京大學(xué)、北京石墨烯研究院

劉忠范，中科院院士、教授北京大學(xué)教授?(1993- )、杰青（1994）、長江特聘教授（1999-）、中國科學(xué)院院士?(2011)、中組部“萬人計劃”杰出人才（2013）、北京大學(xué)納米化學(xué)研究中心主任、北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任。研究方向：?石墨烯科學(xué)與工程。（信息來源：https://www.chem.pku.edu.cn/cnc/cn/zxcy/jy/241947.htm）

亓月，北京大學(xué)博士，美國哈佛大學(xué)博士后。現(xiàn)任北京大學(xué)助理研究員，北京石墨烯研究院新型石墨烯材料研究部副部長、課題組長，主要研究方向為石墨烯復(fù)合纖維材料的可控制備及熱管理應(yīng)用。（信息來源：http://bgi-graphene.com/article/659）

論文速覽

在電介質(zhì)/絕緣材料上直接化學(xué)氣相沉積(CVD)生長石墨烯是石墨烯后續(xù)無轉(zhuǎn)移應(yīng)用的有前途的策略。然而，石墨烯在非催化基底上的生長面臨著棘手的問題，尤其是生長速率有限的問題，嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模生產(chǎn)和實際應(yīng)用。

研究團隊開發(fā)了石墨烯玻璃纖維織物（GGFF），通過在玻璃纖維織物上進行CVD生長石墨烯，并使用二氯甲烷作為碳前驅(qū)體加速石墨烯生長。通過Cl-CH₂共吸附增強活性碳物種的吸附，并促進石墨烯邊緣的H脫離，實現(xiàn)了生長速率的大幅提升，比常規(guī)甲烷前驅(qū)體提高約3個數(shù)量級，碳利用率提高了約960倍。GGFF因其輕質(zhì)、柔性和優(yōu)越的層級導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，被證明是對人類運動和生理信號監(jiān)測（如脈搏和聲音信號）的超靈敏壓力傳感器。

圖文導(dǎo)讀

圖1：GGFF的制備過程。

圖2：以二氯甲烷為碳源在GFF上快速生長石墨烯。

圖3：密度泛函理論（DFT）計算，揭示二氯甲烷CVD系統(tǒng)中石墨烯快速生長的機制。

圖4：基于GGFF的柔性壓力傳感器的應(yīng)用。

總結(jié)展望

本研究成功開發(fā)了創(chuàng)新層級導(dǎo)電配置的GGFF，通過多元素過程調(diào)節(jié)，尤其是多物種共吸附，實現(xiàn)了在絕緣GFF基底上石墨烯的快速生長。使用工業(yè)上廣泛使用的二氯甲烷作為CVD生長的碳前驅(qū)體，不僅生產(chǎn)出了高質(zhì)量的石墨烯，還大幅提高了生長速率和碳利用率。

GGFF因其輕質(zhì)、柔性和高靈敏度的特性，展現(xiàn)出在人體運動和生理信號監(jiān)測中的潛力。此外，GGFF的大面積和可擴展生產(chǎn)能力使其在大型應(yīng)用領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢，例如飛機機翼傳感器。研究還指出，未來將繼續(xù)致力于解決CVD石墨烯生長中質(zhì)量和生長速率之間的權(quán)衡問題，并探索其在工業(yè)應(yīng)用中的潛力。

文獻信息

標(biāo)題：Multispecies-coadsorption-induced rapid preparation of graphene glass fiber fabric and applications in flexible pressure sensor

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48958-y