[发明专利]一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法及其应用

权利要求书

1.一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)、三维纳米结构的制备：首先，在玻璃片上旋涂SU-8光刻胶，转速为500-3000r/s，旋涂时间为60s-180s；旋涂结束需要前烘，前烘温度为60℃-90℃，前烘时间为60min-90min；然后利用飞秒激光振荡器对其进行加工，利用数值孔径为1.35的100倍的油浸物镜将飞秒激光振荡器的脉冲聚焦到SU-8光刻胶上进行加工，其中，飞秒激光振荡器的中心波长为780nm，脉冲持续时间为120fs，并通过调控加工平台的位置，实现振荡器的脉冲在不同高度上聚焦，从而实现三维加工；加工结束后进行曝光，曝光时间为500μs-1000μs；曝光结束后后烘，后烘温度为70℃-100℃，后烘时间为10min-30min；后烘结束后，用丙酮溶液对其进行显影，显影时间为30s-120s，至此，成功制备三维纳米结构；

(2)、石墨烯氧化物溶液的旋涂：将石墨烯氧化物溶液旋涂到上述三维纳米结构上，所采用的石墨烯氧化物溶液的浓度为2-10mg/ml，旋涂速度为500r/s-3000r/s，旋涂时间为60s-180s；旋涂结束后在空气中晾干，晾干时间为6-8h；至此，成功制备石墨烯氧化物的三维纳米结构；

(3)、飞秒激光直写方法实现石墨烯氧化物的三维还原与图案化：利用飞秒激光振荡器对上述旋涂石墨烯氧化物的三维纳米结构进行加工，利用数值孔径为1.35的100倍的油浸物镜将飞秒激光振荡器的脉冲聚焦到石墨烯氧化物薄膜上进行加工，其中，飞秒激光振荡器的中心波长为780m，脉冲持续时间为120fs，并通过调控加工平台的位置，实现振荡器的脉冲在不同高度上聚焦，从而实现三维加工；加工结束后曝光，曝光时间为100μs-1000μs；曝光结束后就可以得到三维的图案化的还原石墨烯氧化物。

2.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，步骤(1)所述旋涂的SU-8光刻胶厚度为10-40μm。

3.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，步骤(1)所述的SU-8光刻胶，是用环戊酮稀释的，稀释比例为SU-8与环戊酮的质量比1:1-3：1；所用稀释光刻胶的量为6-15ml；利用飞秒激光振荡器进行加工时，所采用的点间距是100nm-500nm，线间距是100nm-500nm，面间距是100nm-500nm，功率为5mW-20mW。

4.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，步骤(2)所述旋涂的石墨烯氧化物厚度为50-200nm。

5.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，步骤(2)所述石墨烯氧化物溶液，具体合成步骤为：

首先，将NaNO₃和石墨粉按照质量比为1:1-1:4在冰浴条件0-3℃下混合、加入90-120mL浓硫酸；然后，加入7-15g高锰酸钾，保持冰浴条件并以800-1000r/min的转速搅拌60-110min；随后，将混合物依次升温至35℃和90℃，在这两个温度点搅拌保温并注入去离子水，保温时间分别为2h和15min，注入去离子水量依次为80和200mL，所用注水时间分别为30min和5min，保持搅拌转速为800-1000r/min；再加入10mL过氧化氢，关掉加热并继续搅拌12-20min，然后使其沉降18-30h；沉降完毕后倒掉上层清液，用去离子水稀释酸性产物，并以8000-15000r/min的转速离心12-18min，重复15-20次，直至上层清液pH值为7；最后，将产物悬浊液以1000-1500r/min的转速离心10-20min，重复3-5次，直至无肉眼可见的黑色石墨颗粒，即得到浓度为2-10mg/mL的石墨烯氧化物溶液；所旋涂的石墨烯氧化物溶液的量为1-3ml。

6.如权利要求1所述的一种基于飞秒激光制备石墨烯共形电源的方法，其特征在于，步骤(3)所述的利用飞秒激光振荡器进行加工时，所采用的点间距是100nm-500nm，线间距是100nm-500nm，面间距是100nm-500nm，功率为5mW-20mW。