雷射加工石墨烯應用於食物的新技術
2018/03/29 @國際
示意圖
雷射的應用範圍非常廣泛，包含金屬切割、印刷、手術治療、武器使用等，而美國萊斯大學(Rice University)化學系則使用雷射將目標物印在日用品上，包括食物、布料、紙和木頭等，稱為雷射加工石墨烯(laser-induced graphene，LIG)。由於這類多孔性石墨烯奈米材料特殊的物理及化學性質，因而具有廣大的應用潛力。
早期研究指出，含有木質素的材料可在惰性氣體或還原性氣體中通過雷射轉換為LIG，而軟木、椰子殼和花生殼含有較多的木質素，因此較容易轉換成石墨烯。此研究團隊去年發表了由聚酰亞胺(polyimide)合成LIG的方法，可用於超級電容器、電催化劑、光電探測器、電化學生物傳感器等多種裝置，但此法會受到材料限制。因此本次使用阻燃劑預先處理物體表面，將其轉化為不定形碳，後續再利用紅外光的選擇性吸收將不定形碳轉化為LIG；透過雷射散焦可加速製程，並精密控制圖案。
與先前使用的聚酰亞胺作為襯底，再使用雷射生成石墨烯相比，使用新方法並不會增加作業時間，且作業時無需特別使用惰性氣體。此外，任何可轉化成不定形碳的材料或許都可利用此法直接轉化成石墨烯，以後或許有機會做為新一代「可食用之電子產品」。
作者認為可穿戴電子產品為石墨烯技術應用的早期市場，隨著雷射工藝的多功能化，我們逐漸可以更加簡便的方法與大氣環境中產生各式物體表面的導電圖案。未來或許食物表面都將會有一個微小的RFID標籤，可以告知消費者存放的時間、來源以及到達餐桌前的輸送過程；LIG標籤也可能作為檢測食物中的大腸桿菌或其他微生物的傳感器，潛力無窮。
資料來源
- Phys.org
- 影片:Graphene on toast, clothing and cardboard has tasty potential
- Laser-Induced Graphene by Multiple Lasing: Toward Electronics on Cloth, Paper, and Food
文章摘譯
