科學(xué)家通過制造表面石墨烯將木材變成電導(dǎo)體。萊斯大學(xué)的化學(xué)家JamesTour和他的同事用激光將薄膜圖案涂成了一塊松樹。該模式是激光誘導(dǎo)的石墨烯（LIG），是2014年在Rice發(fā)現(xiàn)的原子薄碳材料的一種形式。“這是將古代與最新納米材料結(jié)合成單一復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)合，”圖爾說。

這里松木上的兩塊激光誘導(dǎo)石墨烯被制成用于電解的催化劑，左邊電極的氣泡是氫氣，右邊是氧氣。LIG的先前迭代是通過用激光加熱一片聚酰亞胺（廉價(jià)塑料）的表面而制成的，LIG不是平坦的六邊形碳原子片，而是石墨烯片的泡沫，其一個(gè)邊緣連接到下面的表面，化學(xué)活性邊緣暴露在空氣中。

Tour表示不僅任何聚酰亞胺都能生產(chǎn)LIG，而且有些木材比其他木材更好。該研究小組嘗試了樺木和橡木，但發(fā)現(xiàn)松木的交聯(lián)木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)使得生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯比木質(zhì)素含量較低的木材更好。木質(zhì)素是復(fù)雜的有機(jī)聚合物，在木材中形成堅(jiān)硬的細(xì)胞壁。

將木材轉(zhuǎn)化為石墨烯為從非聚酰亞胺材料合成LIG開辟了新的途徑，研究團(tuán)隊(duì)的研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人RuquanYe說。“對(duì)于某些應(yīng)用，例如三維石墨烯印刷，聚酰亞胺可能不是理想的基材，”Ye說，“此外，木材豐富且可再生。”

與聚酰亞胺一樣，該過程使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)激光器在室溫和壓力下以及在惰性氬氣或氫氣氛中進(jìn)行。如果沒有氧氣，來自激光器的熱量不會(huì)燃燒松樹，而是會(huì)將表面轉(zhuǎn)變成與木材表面結(jié)合的石墨烯泡沫的皺紋薄片。改變激光功率也改變了所得LIG的化學(xué)成分和熱穩(wěn)定性。功率為70％時(shí)，激光產(chǎn)生的質(zhì)量最高，被稱為“P-LIG”，其中P代表“松樹”。

激光誘導(dǎo)的石墨烯在一塊松樹上，該實(shí)驗(yàn)室通過將P-LIG轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌O以將水分解為氫氣和氧氣以及超級(jí)電容器用于儲(chǔ)能，使其發(fā)現(xiàn)更近了一步。對(duì)于前者他們?cè)赑-LIG上沉積鈷和磷或鎳和鐵的層，以制造具有高表面積的一對(duì)電催化劑，證明它是耐用和有效的。

將聚苯胺沉積在P-LIG上，使其成為一種具有可用性能指標(biāo)的儲(chǔ)能超級(jí)電容器，Tour說，“還有更多的應(yīng)用需要探索，例如我們可以使用P-LIG整合太陽能進(jìn)行光合作用，我們相信這一發(fā)現(xiàn)將激勵(lì)科學(xué)家們思考如何將我們周圍的自然資源設(shè)計(jì)成功能更好的材料。“

Tour從可生物降解的電子產(chǎn)品中獲得了更直接的環(huán)境效益，“石墨烯是一種天然存在的礦物石墨薄片，因此我們將它送回地面，與木質(zhì)平臺(tái)一起，而不是裝滿電子零件的垃圾填埋場。”空軍科學(xué)研究院多學(xué)科大學(xué)研究計(jì)劃和NSF納米系統(tǒng)納米技術(shù)水處理工程研究中心支持這項(xiàng)研究。