第一作者：Kun Wang
通讯作者：刘忠范，亓月
通讯单位：北京大学、北京石墨烯研究院
刘忠范，中科院院士、教授北京大学教授 (1993- )、杰青（1994）、长江特聘教授（1999-）、中国科学院院士 (2011)、中组部“万人计划”杰出人才（2013）、北京大学纳米化学研究中心主任、北京大学纳米科学与技术研究中心主任。研究方向： 石墨烯科学与工程。
亓月，北京大学博士，美国哈佛大学博士后。现任北京大学助理研究员，北京石墨烯研究院新型石墨烯材料研究部副部长、课题组长，主要研究方向为石墨烯复合纤维材料的可控制备及热管理应用。
论文速览
在电介质/绝缘材料上直接化学气相沉积(CVD)生长石墨烯是石墨烯后续无转移应用的有前途的策略。然而，石墨烯在非催化基底上的生长面临着棘手的问题，尤其是生长速率有限的问题，严重阻碍了其大规模生产和实际应用。
研究团队开发了石墨烯玻璃纤维织物（GGFF），通过在玻璃纤维织物上进行CVD生长石墨烯，并使用二氯甲烷作为碳前驱体加速石墨烯生长。通过Cl-CH2共吸附增强活性碳物种的吸附，并促进石墨烯边缘的H脱离，实现了生长速率的大幅提升，比常规甲烷前驱体提高约3个数量级，碳利用率提高了约960倍。GGFF因其轻质、柔性和优越的层级导电结构，被证明是对人类运动和生理信号监测（如脉搏和声音信号）的超灵敏压力传感器。
图文导读
图1：GGFF的制备过程。
图2：以二氯甲烷为碳源在GFF上快速生长石墨烯。
图3：密度泛函理论（DFT）计算，揭示二氯甲烷CVD系统中石墨烯快速生长的机制
图4：基于GGFF的柔性压力传感器的应用。
总结展望
本研究成功开发了创新层级导电配置的GGFF，通过多元素过程调节，尤其是多物种共吸附，实现了在绝缘GFF基底上石墨烯的快速生长。使用工业上广泛使用的二氯甲烷作为CVD生长的碳前驱体，不仅生产出了高质量的石墨烯，还大幅提高了生长速率和碳利用率。
GGFF因其轻质、柔性和高灵敏度的特性，展现出在人体运动和生理信号监测中的潜力。此外，GGFF的大面积和可扩展生产能力使其在大型应用领域具有独特的优势，例如飞机机翼传感器。研究还指出，未来将继续致力于解决CVD石墨烯生长中质量和生长速率之间的权衡问题，并探索其在工业应用中的潜力。
文献信息
标题：Multispecies-coadsorption-induced rapid preparation of graphene glass fiber fabric and applications in flexible pressure sensor
期刊：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-024-48958-y
