带有石墨烯的烤面包，要不要来一口？

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莱斯大学的科学家们曾经研发出激光诱导石墨烯（LIG），而现在他们改进了技术，研制出了可能成为新一代食用电子产品的技术。

在莱斯实验室内，化学家James Tour曾经把普通饼干转化成了石墨烯，而今他正在研究如何将石墨烯融入食物和其他材料，以便将导电标识和传感器快速嵌入产品本身。

“这不是墨水，”Tour表示。“这就是把材料本身，（用技术）将其转换成石墨烯。”

整套流程延伸了Tour实验室提出的论点，即任何具有适当碳含量的物质都可以变成石墨烯。近年来，该实验室使用商业激光技术来转化廉价聚合物膜的顶层，用来制造石墨烯泡沫。新的方法就是在此基础上开发和扩展的。

图丨博士生Yieu Chyan（左）和Tour教授（右）

泡沫由石墨烯（二维碳结构）的微观交联薄片组成。激光诱导石墨烯可以被写入目标材料中，用途包括超级电容、燃料电池中的电催化剂、射频识别（RFID）天线和生物传感器，同时还有其他潜在应用。

美国化学学会期刊《ACS Nano》刊登了这项新的成果，激光诱导石墨烯可以融入纸张，纸板，布料，煤炭和某些食物中，甚至包括烤面包片。美国空军研究实验室支持了这项研究。

“很多时候，在我们没有将某些东西变为现实的时候，它的优点是不为人知的。”Tour说。“在未来，也许所有的食物都会有一个微小的RFID标签，可以告诉你它曾去过哪里，存放的时间，来自哪个国家和城市，以及到达餐桌的途径。”

图丨准备将样品表面转化为激光诱导石墨烯

他表示，激光诱导石墨烯标签也可以成为传感器，来检测食物上的大肠杆菌或其他微生物。“它们可以亮起，传达出一个信号—不要食用这个食物，”Tour说。“这些（信息）不再需要用食物包装上的标签，而是用食物本身。”

研究人员利用散焦光束和多重激光，可将石墨烯图案蚀刻在布料、纸张、土豆、椰子壳、软木和烤面包片上。面包要首先经过烘烤以“碳化”表面。整个过程在空气中和室温下就可以进行。

“在某些情况下，多重激光可能会产生两步反应，”Tour表示。“首先，激光将目标表面光热转化为无定形碳。在随后的激光传递过程中，红外线的选择性吸收将无定形碳转变为石墨烯。我们发现波长的影响很明显。”

研究人员发现，单纯地增大激光功率，并不能在椰子壳或其它有机材料上制造出更好的石墨烯，他们便把注意力转向了多重激光和散焦。通过调整流程，他们在经过两次激光照射的椰子壳上，刻制了一个“R”形微型超级电容。

在一次光栅扫描中，更宽的光束允许对目标上的每个点进行多次激光照射，因此散焦激光可以加速很多材料的蚀刻过程。Tour表示，这允许我们对产品进行精细控制。散焦使他们能够将之前不适合的聚醚酰亚胺转化为石墨烯。

图丨在添加了阻燃剂的布料上，刻着一只石墨烯猫头鹰

“我们还发现在面包，纸张或布料中加入阻燃剂，可以促进无定形碳的形成，”该论文的联合主要作者，莱斯大学研究生Yieu Chyan说。“现在我们可以将所有材料都置于空气中，直接进行转换，无需使用可控气氛箱或更复杂的方法。”

Tour表示，所有目标材料的共同点似乎都是木质素。木质素是一种构成刚性细胞壁的复杂有机聚合物，早期的一项研究用它作为在烤干木材中烧制石墨烯的碳前体。软木，椰子壳和土豆皮含有更多的木质素，这使得它们更容易转换成石墨烯。

可穿戴电子产品可能是该技术的早期市场。Tour说，“这项技术可以将导电迹线放在衣服上，无论你是想加热衣服，还是加入传感器或者导电图案。”

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编辑：Ren

参考：

http://news.rice.edu/2018/02/13/graphene-on-toast-anyone/

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