罗斯达教授团队在纳米柔性器件先进制造方面取得进展

2018年8月,著名杂志《Small》(IF: 9.598, Q1)与《Carbon》(IF:7.082,Q1)先后在线刊登了北京航空航天大学青年千人罗斯达教授团队的最新研究成果“Laser-InducedFreestanding Graphene Papers: A New Route of Scalable Fabrication with TunableMorphologies and Properties for Multifunctional Devices and Structures”与“HybridSpray-coating, Laser-scribing and Ink-dispensing of Graphene Sensors/arrayswith Tunable Piezoresistivity for in situ Monitoring of Composites”。北航2017级博士生王亚楠与2016级硕士生王勇分别为文章的第一作者,罗斯达教授为两篇文章的唯一通讯作者,北航为唯一通讯单位。

石墨烯纸(GraphenePaper, GP)作为一种超轻、超薄、高强、高导电导热的自支撑宏观二维材料,在柔性电子、智能结构、储能器件、生物医学等领域具有潜在应用。传统GP的制备主要依赖于液相组装法,其原料昂贵、工艺繁琐、加工效率低,不利于大规模制备与应用。针对上述问题,研究团队以多孔聚酰亚胺纤维聚合薄膜(PI纸)为碳源,CO2为激光源,首次利用先进激光诱导石墨烯技术(Laser Induced Graphene, LIG)制备出无基质的大尺寸石墨烯纸。研究发现,PI纸具有的特殊多孔层状纤维网络结构,可均匀吸收激光辐照的能量,并大幅度抑制石墨化过程引发的结构变形、松质、破损、失焦等加工难题,因此确保了GP材料的连续大尺寸加工。图1所展示的激光诱导单张GP材料(1400cm2),已具有实验室级别石墨烯纸制备的最大尺寸之一。此外,该GP材料所具备的柔性与韧性保障其可通过激光二次加工实现各种多尺度复杂结构,并可以和树脂、硅胶、复合材料等先进工业材料进行进一步的一体化融合制造。

  通过系统的加工-结构-性能关系探索研究,该先进激光诱导GP材料具备了优异的力学、电学、压阻、焦耳热、电容、超疏水等物理化学特性,可实现如图2所示的各种柔性电子器件以用于可穿戴人体/机器人动作捕捉、高危液体监测、油水分离,抗菌以及具有阻燃、防/除冰、状态自感知、可低能耗在线制造的先进航空树脂基复合材料。本研究提出的激光诱导石墨烯纸技术及其低成本大面积制备、性能调控与优化与多功能应用可为宏观石墨烯材料与结构的大规模制备与商业应用带来一定的指导性思路与科学意义。


激光诱导石墨烯纸的可调控结构、性能及多功能应用

  罗斯达教授主要从事微纳传感、柔性器件、复合材料、智能结构健等方面的研究工作,近年来相继在Advanced Materials、AdvancedFunctional Materials、Small、ACSApplied Materials & Interfaces、Carbon、CompositeStructures等知名期刊发表多篇学术论文。

罗斯达,男,1985年8月生,云南人,博士,本科毕业于 华南理工大学,自动化专业, 现任北京航空航天大学,机械工程及自动化学院副教授、博士生导师。

发表学术论文30余篇, 其中SCI收录22篇(1作+通讯15篇、1作1区论文12篇、累计影响因子121、被引用300余次)。代表论文包括1篇Advanced Materials(IF=18.96)和1篇Advanced Functional Materials(IF=11.38)。美国发明专利4项、中国发明专利2项;受邀为Nature、Elsevier、Wiley、ACS、Springer等学术SCI审稿40余次,获Elsevier重要审稿人称号。

荣誉及奖励
第十三批国家“青年千人计划”(2017)
科学中国人2016年度“杰出青年科学家”提名人(2017)
北航卓越百人、青年拔尖人才 (2016)
GE科技创新大赛全国三等奖(2016)
国际结构健康监测大会ICSHMIM最佳论文奖(2016)
爱思唯尔(Elsevier)重要审稿人(Valued Reviewer)(2015)
美国佛州科技研讨会特别奖(2013)
德国耐驰公司(NETZSCH)奖学金(2012)

文章来源:北航新闻网8月19日电(通讯员 文丽芳)

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