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平面石墨烯可自折叠成3D结构

2017-10-11 15:39:39 来源:科技日报

  据物理学家组织网10月9日报道,美国约翰·霍普金斯大学和麻省理工学院的科学家合作,利用全新方法让平面石墨烯自折叠成3D几何形状。发表在最新一期《科学进展》杂志上的这一成果,将为用石墨烯研制可穿戴电子设备、活细胞胶囊和折叠式晶体管等带来更广阔的前景。

  作为一种新型纳米材料,石墨烯因具有超薄、强度大、导电导热性能强等特性,10年来经常出现在新闻报道中,在生物传感器和可穿戴电子设备领域带来系列全新应用。但这些应用装置需要将平面石墨烯制成三维结构,现有方法主要利用蚀刻技术让石墨烯层在某个基底物上形成想要的形状,许多形状无法获得,因此研究人员一直在寻找更好的方法。

  在这项以约翰·霍普金斯大学徐伟南(音译)为第一作者的新研究中,研究人员开发出一种全新的微图形处理技术,石墨烯层在加热过程中能沿着预先设定的线条弯曲,像人工折纸一样折叠成3D结构。这种新方法具有两大优势,其一,能避免之前工艺中出现的石墨烯特性受损,折叠过程可完全保留石墨烯的导电导热等性能;其二,3D形状内的折痕可形成能量带隙,进一步提高石墨烯的导电性能。

  研究人员表示,新技术还能与传统光刻技术兼容并应用于晶片中,且能进行高度并行处理,不会出现规模化生产障碍。他们在测试中利用这种折叠技术制造出能包裹活细胞的3D结构、非线性电阻器以及一种晶体管装置,3D石墨烯将为人们带来各种非常好用的可穿戴电子设备和置于活体生物体内的传感器。

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