匹兹堡大学斯旺森工程学院一个跨学科团队开发出一项制造策略，用于在商业聚合物上更精确地控制激光诱导石墨烯（LIG）的形成位置与方式，从而制备柔性、复杂的微型结构。研究团队表示，该进展为柔性微电极与神经化学生物传感器带来新的制造路径。

相关论文题为《通过空间控制起始和侧面选择性微加工实现商业聚合物上激光诱导石墨烯微型化用于生物传感器》，被《先进材料技术》第7期选为封面特写，并发表于2026年4月。

通讯作者、斯旺森工程学院机械工程与材料科学副教授Mostafa Bedewy介绍，石墨烯是一种超薄碳材料，具有较高电导率，因此常被视为柔性传感器与生物电子器件的关键材料之一。研究团队指出，尽管石墨烯制备路线多样，利用激光对聚酰亚胺等柔性聚合物进行碳化以获得导电多孔材料的做法日益普遍，但在微观尺度上实现可控加工仍存在难点。

在新方法中，研究人员在进行近红外脉冲激光处理前，先在聚合物表面涂覆一层基于氧化铁的墨水。团队称，这一做法使电极厚度与电性能之间形成可调的权衡关系。结合计算机建模，研究人员进一步发现，局部热梯度会驱动石墨烯的生长与变薄，从而为预测激光诱导石墨烯的功能关系提供依据。

研究团队表示，通过调控碳化的起始点，可以影响石墨烯电极线的厚度、电导率与形成位置；同时，该工艺还能在聚合物薄膜的顶部、底部或双面形成石墨烯结构，从而扩展其在传感技术中的应用空间。Bedewy称，这项工作重点在于从激光与材料相互作用的角度理解并控制石墨烯在加工过程中的形成机制，以便在厚度、电导率与器件功能等变量之间进行优化。

在性能验证方面，研究人员称，所得石墨烯微电极兼具机械柔韧性以及稳健的电气与电化学表现，可用于对多巴胺、血清素等神经递质进行灵敏的电化学检测。团队同时强调，该方法避免了光刻与洁净室工艺，因而在制造复杂度与成本方面更具可扩展性。

项目合作者、斯旺森工程学院生物工程教授Tracy Cui表示，“侧面选择性”的石墨烯形成方式对生物电子学应用具有意义，因为它允许研究人员选择软聚合物薄膜的哪一面成为电气或电化学活性界面，从而拓展神经探针、化学传感器与植入式设备的设计空间。

该研究由机械工程博士生Soumalya Ghosh牵头。Ghosh表示，石墨烯性能会对碳化起始方式产生敏感响应，通过调节起始步骤，可以在电极厚度与电导率之间进行平衡，以适配不同传感需求。

研究团队还提到，这项成果与Bedewy和Cui近期另一项研究形成呼应。后者发表于2026年1月的《ACS应用材料与界面》，研究显示激光扫描策略本身可作为调节激光诱导石墨烯生物传感器电化学性能的控制参数，其中速度依赖的顺序激光照射可通过改变石墨烯形态与电化学界面，降低电极阻抗并提升传感灵敏度。

斯旺森工程学院机械工程与材料科学教授兼临时系主任William（Buddy）Clark表示，该项目体现了学院的协作研究环境，并称柔性电子长期面临制造挑战。

研究人员表示，除神经递质检测外，该工艺未来也有望扩展至其他柔性电子产品、可穿戴传感器与多功能生物界面等场景，在这些应用中，材料性能的空间控制被认为至关重要。