最近，南京邮电大学集成电路科学与工程学院（产教融合学院）赵江科研团队报道了一项突破性成果：他们利用激光诱导技术，将“氮”元素精准植入石墨烯骨架，打造出一种全新的氮掺杂激光诱导石墨烯（NLIG）电极材料，为柔性储能器件的性能提升，注入了强劲“心脏”。

      石墨烯，作为新一代“碳王者”，导电性一流、化学稳定，但却因“性格太过冷静”——缺乏活性位点、界面润湿性差，导致能量密度提升缓慢。“掺杂氮”，成了破解难题的钥匙。

      团队的核心创新在于“分子预嵌-激光一步成型”工艺。他们先将富氮化合物1,10-菲啰啉均匀分散到聚酰亚胺（PI）前驱体中，形成改性薄膜。随后，用工业级CO₂激光器在常温下直接刻蚀，瞬间将聚合物转化为三维多孔氮掺杂石墨烯（NLIG）。这一过程无需高温化学气相沉积（CVD）或等离子体处理，简化工艺、降低成本；同时具备良好的图案化加工能力，适配微型电子器件的柔性制造需求。

      氮元素的加入，并不是简单的“掺一掺”——

    🔹 电子结构被重塑：氮原子带来的电子云偏移，打破了碳骨架的惰性，使电荷传输更顺畅。

    🔹 活性位点大幅增加：吡啶型N、吡咯型N等新“角色”的登场，为储能反应提供了源源不断的“作战前线”。

    🔹 亲水性大幅提升：氮掺杂后的石墨烯“爱上了水”，电解质能够更好地渗透，界面反应效率飙升。

    测试结果表明，基于NLIG电极的微型超级电容器展现出8.81 mF·cm⁻²的高面积比电容，远超未掺氮LIG电极的性能，同时展现出卓越的循环稳定性。此外，该微型超级电容器在弯曲0-120°折叠后仍能保持稳定的电化学性能，完美契合柔性电子设备的需求。

      研究团队已成功演示了多个NLIG微型超级电容器的串并联集成，可灵活调节输出电压和电流，满足不同电子设备的供电需求。例如，5个串联的NLIG电容器可稳定驱动电子手表和LED灯，展现出巨大的商业化潜力。

      “我们的研究为下一代柔性储能器件提供了全新的技术路径，”论文通讯作者赵江教授表示，“未来，我们计划进一步优化材料体系，探索更高能量密度的复合电极，推动柔性电子技术的产业化进程。

原文论文：《Tailored nitrogen-doped laser-induced graphene from modified polyimide precursors for high-performance flexible planar micro-supercapacitors》

DOI：10.1016/j.surfin.2025.107245

转载：用“氮”点亮“碳”的潜力 ——氮掺杂激光诱导石墨烯的新突破