第一作者（或共同第一作者）：陈鹏飞
通讯作者（或共同通讯作者）：傅华强、何大平
通讯单位：武汉理工大学
论文DOI：10.26599/NR.2025.94908018
论文连接：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94908018
一、导读
柔性电子器件的发展离不开高效、简易的功能材料制备技术，激光诱导石墨烯（LIG）凭借“一步法图案化”的优势，早已成为柔性电子领域的潜力选手。然而，激光高能脉冲会让石墨烯产生大量结构缺陷，将会直接拉低电学性能，阻碍其在高性能电子和电磁设备中大展拳脚。传统的高温退火、化学还原等修复方法，要么会破坏脆弱的聚合物基底，要么会增加复杂工艺，反而弄丢了LIG“常温常压下就能制备”的核心优势。针对此问题，武汉理工大学何大平教授课题组带来了新解决方案：他们提出一种“激光分步诱导石墨烯（LSIG）”策略，用“聚焦+离焦”激光的组合拳，既修复了石墨烯缺陷，又保住了制备便捷性，还让基于它的电磁屏蔽器件实现了“从无到有”的性能飞跃。
二、成果掠影
武汉理工大学何大平教授课题组提出了一种激光分步诱导石墨烯（LSIG）策略，结合聚焦与离焦激光加工，以优化石墨烯的结晶度和方阻。该设计基于团队发现的聚焦与离焦激光脉冲照射后石墨烯在形貌和电学性能上表现出的显著差异。最初施加的聚焦激光照射会导致纵向热量在基底中渗透与扩散，从而促使PI分子转化为石墨烯，但同时产生大量缺陷；随后施加的离焦激光照射则能有效修复缺陷并促进晶粒生长。LIG的方阻降至15.0Ωsq−1，拉曼光谱结果证实了结晶度的提升：ID/IG低至0.81，2D半峰宽缩小至100.15cm–1。为了展示LIG在电磁应用中的潜力及其方阻降低的重要性，我们构建了一种由16 ×16个LIG方环单元组成的柔性频率选择表面（FSS）。LIG方阻降低后，该FSS频率选择电磁屏蔽性能发生“从无至有”的转变，在2~20GHz波段的有效屏蔽带宽为4.92 GHz，谐振频点处透射系数为0.057。此外，其红外隐身性能进一步证明了其作为集成系统中多功能表面的可行性。并且，服役性能测试证明其具有良好的化学稳定性与力学拉伸循环稳定性。本研究将为电子与电磁器件中功能薄膜的简易图案化制备提供新方案。
三、核心创新点
提出“激光分步诱导（LSIG）”策略，保留常温常压制备优势同时大幅降低材料方阻并减少缺陷，使制备器件的电磁屏蔽性能实现“从无到有”的突破。
四、数据概览
图1 LSIG形貌与缺陷结构表征：（a）LIG与LSIG方阻与激光功率的关系；（b）LSIG的SEM图；（c）前驱体表面温度分布；（d）LIG与LSIG的拉曼光谱；（e）D峰与G峰强度比（ID/IG）及对应的晶粒尺寸（La）；（f）2D峰与G峰强度比（I2D/IG）及2D FWHM；（g）C 1s谱；（h）LIG与LSIG的键含量
图2 LSIG-FSS性能测试：（a-c）LIG技术优势示意图；（d-e）电磁试环境；（f-h）不同入射角下FSS透射系数仿真与实测对比
五、【成果启示】
本研究通过创新的激光分步工艺，为LIG性能优化提供了“低成本、易操作”的新路径，不仅突破了传统后处理技术的局限，更让LIG在电磁屏蔽、红外隐身等多功能器件中实现实用化突破。未来，该策略有望进一步推广至电子、新能源等领域的功能薄膜制备，为航空航天、3C电子等场景的高性能材料应用提供技术支撑。
