石墨烯，因其独特的性能和广阔的应用前景，被公认为二十一世纪的“革命性材料”和“新材料之王”，俨然成为科学界研究的热点。近日，中国北航有团队利用先进激光诱导石墨烯技术成功研制出了不依赖于基体支撑的大尺寸石墨烯纸，而此项最新研究成果先后被著名杂志《Small》与《Carbon》在线刊登。
石墨烯柔性显示屏
石墨烯纸，简称GP，作为一种自支撑宏观二维材料，是基于石墨原料，与聚合物、陶瓷、金属等材料复合而成的，具有层叠式的结构。它比普通纸张更薄，其宏观力学性能比其他纸装材料相对来说还要更优异，而强度和弹性模量都远远超过其他材料，在弯曲载荷下有相当的柔性，比如：断裂强度比最好的钢材还要高200倍；拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
石墨烯的航空航天应用
简单来说呢，石墨烯纸具有超轻、超薄、高强、高透光、高导电、高导热、好韧性等一系列的优异特性。除此之外，它还是一种环保型的材料，是可回收和可持续制造的。如此以来，其在柔性电子、航空航天、智能结构、储能器件、生物医学、汽车等诸多领域都是具有非常大潜在应用价值的。
但是，传统石墨烯纸主要是依赖液相组装法进行制备的。这种制备方法呢，原料非常之昂贵、工艺也是相当繁琐、加工效率更是很低，完全不利于大规模制备与广泛应用。为了解决这个问题，就在2014年，美国莱斯大学的著名化学学家James Tour提出了先进激光诱导石墨烯技术（简称LIG技术），这种技术不但能够大幅度降低生产成本，而且使得柔性石墨烯器件的制备变得简单又高效了。
先进激光诱导石墨烯技术制备石墨烯纸
然而，关于利用先进激光诱导石墨烯技术制备大尺寸石墨烯纸的研究及方法迟迟未被提出，这也在一定程度上限制了激光诱导石墨烯技术与柔性石墨烯器件的应用。以此为锲机，北京航空航天大学机械工程及自动化学院罗斯达教授团队开展了一系列的研究，最终寻找到了可行性的制造办法，成功制备出了不依赖于基体支撑的大尺寸石墨烯纸。
目前，该团队制备出的单张石墨烯纸的最大面积可达1400cm2，是现有实验室级石墨烯纸制备的最大尺寸之一了。此外，该材料还具备柔性与韧性，这不但保障了其可通过激光二次加工、实现各种多尺度的复杂结构，还可以与树脂、硅胶等先进工业材料进行进一步的一体化融合制造。
激光诱导石墨烯纸
在通过系统的加工结构性能关系探索研究后发现，该先进激光诱导石墨烯纸材料具备优异的电学、热学、力学、电化学等特殊性能，可用于可穿戴手势识别、机器人动作捕捉、油水分离、抗菌界面，除此之外，还能实现具有阻燃、防/除冰、结构健康监测等功能的先进航空树脂基复合材料结构。相信这种利用先进激光诱导石墨烯技术制备出的无基质大尺寸石墨烯纸，在未来会有更广阔的商业化前景。