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  最近，萊斯大學(xué)展示了石墨烯最神奇用途，那就是用到食物上，也就是說石墨烯被雕刻進(jìn)食物中，面包、豆腐、肉類等等，這樣一點(diǎn)都不妨礙你把它們吃進(jìn)去。

  研究人員開發(fā)了一種激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)的新型材料，這種材料的好處是，石墨烯蝕刻劑擁有導(dǎo)電性，所以其可以讓RFID標(biāo)簽和傳感器直接被嵌入到食物中。

  對(duì)于人類而言，這樣石墨烯被融入后，你就能知道食物的歷史、安全、產(chǎn)地等，以及可能潛在的微生物污染物警告。

  這項(xiàng)新型研究發(fā)表于美國化學(xué)會(huì)雜志《ACS Nano》，它演示了激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的石墨烯可以被燒入紙張、紙板、衣服、 煤炭和特定食物，甚至是吐司面包中。

（圖片來源： 萊斯大學(xué) / Jeff Fitlow）

  萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)家 James Tour 曾將女童軍餅干轉(zhuǎn)變?yōu)槭F(xiàn)在正在研究將石墨烯圖案寫入到食物和其他材料上，從而快速地將導(dǎo)電識(shí)別標(biāo)簽和傳感器嵌入到產(chǎn)品自身中。Tour 表示：“這不是墨水。這是將材料本身轉(zhuǎn)化為石墨烯�！�

  Tour 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為“任何具有適當(dāng)碳含量的物品都可以轉(zhuǎn)化為石墨烯”，而這項(xiàng)工藝正是這一論點(diǎn)基礎(chǔ)上的拓展。最近這些年，實(shí)驗(yàn)室在這一方法基礎(chǔ)上開拓研究，通過商用激光改變廉價(jià)聚合物薄膜的頂層，從而制造出石墨烯泡沫材料。這種泡沫材料由交聯(lián)的微型石墨烯薄片組成，而石墨烯是由單層碳原子組成的二維材料。

  多束激光通過一個(gè)散焦的光束傳遞，使得研究人員能夠?qū)IG圖案寫入到衣服、紙張、椰子殼和軟木上，也包括吐司。（這種面包先經(jīng)過烘烤再“碳化”其表面。）這項(xiàng)工藝可在空氣中以及室溫條件下展開。

（圖片來源： 萊斯大學(xué) / Jeff Fitlow）

  Tour 表示：“在某些情況下，多束激光會(huì)制造出兩步反應(yīng)。第一步，激光通過光熱的方式將目標(biāo)表面轉(zhuǎn)化為無定形碳。然后，在隨后的激光傳輸過程中，選擇性吸收的紅外光線將無定形碳轉(zhuǎn)化為LIG。我們發(fā)現(xiàn)波長是很重要的因素�！�

  當(dāng)研究人員發(fā)現(xiàn)，通過簡單調(diào)高激光器的功率無法在椰子或者有機(jī)材料上制造出更好的石墨烯時(shí)，他們開始轉(zhuǎn)向多束激光和散焦。然而，調(diào)整這一工藝將使得他們通過兩次激光照射椰子皮，制造出一種微型超級(jí)電容，形狀好似萊斯大學(xué)的首字母“R”。

  散焦激光加速了許多材料的制作工藝，因?yàn)楦鼘挼墓馐屇繕?biāo)上的每個(gè)點(diǎn)都可以在單個(gè)光柵掃描下被激光照射很多次。Tour 說，這也使得研究人員可以很好地控制產(chǎn)品。散焦讓它們可以將之前不適合的聚醚酰亞胺轉(zhuǎn)化為LIG。

（圖片來源： 萊斯大學(xué) / Jeff Fitlow）

  論文的合作領(lǐng)導(dǎo)作者之一、萊斯大學(xué)的研究生 Yieu Chyan 表示：“我們也發(fā)現(xiàn)，我們可以在面包或者紙張或者衣服中加入阻燃劑，促進(jìn)無定形碳的形成�，F(xiàn)在，我們能夠利用所有這些材料，并在空氣中直接轉(zhuǎn)化它們，而無需可控的空氣箱或者更加復(fù)雜的方法�！�

（圖片來源： 萊斯大學(xué) / Jeff Fitlow）

  Tour 表示，所有目標(biāo)材料的通用元素是木質(zhì)素。木質(zhì)素是一種復(fù)雜的有機(jī)聚合物，可以形成剛性的細(xì)胞壁。之前更早的研究將它作為一種碳前體，燃燒全干材中的LIG。軟木、椰子殼和土豆皮具有更高的木質(zhì)素含量，從而更容易轉(zhuǎn)化為石墨烯。

  LIG 能以圖案的形式寫入到目標(biāo)材料中，并作為超級(jí)電容使用。超級(jí)電容是一種電催化劑，可用于燃料電池、RFID 天線、生物傳感器以及其他應(yīng)用。

  Tour 表示：“我們通常不會(huì)看到某些東西的優(yōu)點(diǎn)，直到我們將它實(shí)現(xiàn)。也許所有的食物都會(huì)具有一個(gè)小型RFID標(biāo)簽，其中含有是生產(chǎn)地址、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)的國家和城市、以及帶到你桌子上的途徑。”他說，LIG 標(biāo)簽也可以做成檢測大腸桿菌和食品上其他微生物的傳感器。Tour 表示，“它們可以發(fā)光，并向你發(fā)送一個(gè)信號(hào)，讓你不會(huì)想吃它。所有這些都不是安裝在食品上的獨(dú)立標(biāo)簽，而是安裝在食品本身中。”

  Tour 表示，柔性可穿戴電子器件將成為這項(xiàng)技術(shù)的早期市場。他說：“它的應(yīng)用包括，將導(dǎo)電線放置到衣服上，你可以用它加熱衣服，或者增加傳感器或?qū)щ妶D案�！�

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08539