第一作者：Kun Wang

通訊作者：劉忠範，亓月

通訊單位：北京大學、北京石墨烯研究院

劉忠範，中科院院士、教授北京大學教授 (1993- )、傑青（1994）、長江特聘教授（1999-）、中國科學院院士 (2011)、中組部“萬人計劃”傑出人才（2013）、北京大學納米化學研究中心主任、北京大學納米科學與技術研究中心主任。研究方向： 石墨烯科學與工程。

亓月，北京大學博士，美國哈佛大學博士後。現任北京大學助理研究員，北京石墨烯研究院新型石墨烯材料研究部副部長、課題組長，主要研究方向爲石墨烯複合纖維材料的可控制備及熱管理應用。

論文速覽

在電介質/絕緣材料上直接化學氣相沉積(CVD)生長石墨烯是石墨烯後續無轉移應用的有前途的策略。然而，石墨烯在非催化基底上的生長面臨著棘手的問題，尤其是生長速率有限的問題，嚴重阻礙了其大規模生産和實際應用。

研究團隊開發了石墨烯玻璃纖維織物（GGFF），通過在玻璃纖維織物上進行CVD生長石墨烯，並使用二氯甲烷作爲碳前驅體加速石墨烯生長。通過Cl-CH2共吸附增強活性碳物種的吸附，並促進石墨烯邊緣的H脫離，實現了生長速率的大幅提升，比常規甲烷前驅體提高約3個數量級，碳利用率提高了約960倍。GGFF因其輕質、柔性和優越的層級導電結構，被證明是對人類運動和生理信號監測（如脈搏和聲音信號）的超靈敏壓力傳感器。

圖文導讀

圖1：GGFF的制備過程。

圖2：以二氯甲烷爲碳源在GFF上快速生長石墨烯。

圖3：密度泛函理論（DFT）計算，揭示二氯甲烷CVD系統中石墨烯快速生長的機制。

圖4：基于GGFF的柔性壓力傳感器的應用。

總結展望

本研究成功開發了創新層級導電配置的GGFF，通過多元素過程調節，尤其是多物種共吸附，實現了在絕緣GFF基底上石墨烯的快速生長。使用工業上廣泛使用的二氯甲烷作爲CVD生長的碳前驅體，不僅生産出了高質量的石墨烯，還大幅提高了生長速率和碳利用率。

GGFF因其輕質、柔性和高靈敏度的特性，展現出在人體運動和生理信號監測中的潛力。此外，GGFF的大面積和可擴展生産能力使其在大型應用領域具有獨特的優勢，例如飛機機翼傳感器。研究還指出，未來將繼續致力于解決CVD石墨烯生長中質量和生長速率之間的權衡問題，並探索其在工業應用中的潛力。

文獻信息

標題：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