电子功能材料先进的直接写功能和复杂的数字设计使其具有成本低、最低限度的浪费、高分辨率的优势，促进了印刷电子、能源技术、生物监测和物联网的应用。广泛采用这项技术的一个关键障碍是开发兼容印刷和过程集成的功能性液体油墨，在导电油墨的制备中，石墨烯由于其高导电性、导热性、机械弹性、化学和环境稳定性而引起人们极大的兴趣。
原始石墨烯可以用在石墨分散液中混合剪切法制备，聚合物分散剂具有高的胶体稳定性、可调节的流体性质来适应印刷工艺，所以液相剥离法已被用来制备多功能和高性能的石墨烯油墨。但是，聚合物石墨烯墨水通常需要退火来分解聚合物。传统的热退火受限于升温速率、与温敏性材料不兼容，而光子退火能打破这种限制。光子退火使用宽带脉冲光源（通常是氙弧灯）在毫秒时间内产生高强度（∼1−5 kW/cm2）的光脉冲。虽然可打印石墨烯油墨的光子退火取得了一些初步结果，最佳的利用好这种技术需要制备适合光子退火的油墨。
高性能纳米材料油墨的高生产量和低温处理是大面积柔性印刷电子的两个重要技术挑战。本文我们证明了硝化纤维是一种放热的粘合剂，可以用于导电石墨烯墨水的光子退火，利用硝化纤维的快速分解动力学和内置能量，使多功能过程集成化。该方案使用了与热敏衬底兼容的脉冲光处理的光子退火方法，产生了最高级的电学性能，可与350℃的扩展热退火相媲美。
在这，我们设计了基于聚合物粘结剂硝化纤维的石墨烯墨水用于光子退火，发现其可以快速、放热分解。这种方法除了为拓宽光子退火应用设计了很好的石墨烯墨水方案，还使高导电性和多孔石墨烯模式（patterns）具有广泛的工艺兼容性和最先进的性能指标。光子退火石墨烯油墨的设计，从薄膜金属氧化物电子和陶瓷合成领域的文献中获得了启发。在这种情况下，金属氧化物薄膜晶体管的燃烧处理已被证明通过仔细选择放热前体，降低退火的能量势垒。
图1 过程概述和概念证明。（a）硝化纤维（左）、石墨烯（右）的化学结构。（b）石墨烯/硝化纤维的差示扫描量热图显示硝化纤维在∼200 °C时发生大量放热反应。（c）光子退火引发硝化纤维propagatingreaction示意图。横截面SEM图显示在热传导硅衬底上产生多孔的石墨烯微结构。
图2 石墨烯/硝化纤维薄膜在玻璃基底上光子退火后的化学表征。（a）石墨烯/硝化纤维在不同光子退火条件下的FTIR光谱。（b）FTIR峰值强度随光子脉冲能量的变化图，显示出锋利的阈值（c）XPS进行薄膜元素组成分析，其中有1%的不确定性和样品表面选择性分析（∼10 nm的深度）
图3石墨烯/硝化纤维薄膜光子退火后的电学特性。（a）薄膜电阻作为在玻璃上的光子退火脉冲能量的函数；每个数据点显示三个样品的平均值和标准偏差。（b）石墨烯/硝化纤维薄膜在不同衬底上的热退火归一化电阻。（c）在玻璃上光子退火后的石墨烯/硝化纤维薄膜的电阻随厚度的变化。
图4光子退火石墨烯/硝化纤维印刷微型超级电容器（a）器件制造时挤压打印头照片（b）在玻璃纸上打印的叉指电极的照片（c）光学轮廓测量数据显示了器件有效区域的height map。（d）微型超级电容器在化学退火、光子退火后的（循环伏安）cv图（e）恒电流放电循环下电容随电流变化（f）微型超级电容器在玻璃纸上1000次循环后的电容保持情况图。
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