最近，有研究人員開發(fā)出一種3D打印石墨烯氣凝膠，被吉尼斯世界紀錄評為“最密集的3D打印結構”。這種石墨烯氣凝膠的重量極輕，每立方厘米僅重0.5毫克，放在棉花或花瓣頂都可以，而且彈性很好，可導電。
通常所說的氣凝膠，是一種具有海綿狀結構的低密度材料。它有著許多重要的應用，例如：用作熱和光的絕緣體等。而研究人員們尤為感興趣的是石墨烯與氣凝膠相結合所獲得的一些特別的屬性，比如高壓縮性、高電導率和一直被熱捧的在制造可能的減震結構、固態(tài)電池和催化劑等方面的用途。
想要用石墨烯氣凝膠材料來制造復雜結構，3D打印是一個很有前途的方法。但實際操作起來也并不簡單，因為石墨烯的粘度比較高，需要反復調(diào)節(jié)其粘度直到能夠在3D打印機上成功打印。如圖為不同密度的石墨烯氣凝膠的3D打印的格子。
堪薩斯州立大學，布法羅州立大學和蘭州大學三位研究員合作開發(fā)出輕巧，破紀錄的石墨烯氣凝膠。他們使用的方法將噴墨3D打印深入凍結。使用專門開發(fā)的3D打印噴墨方法制造石墨烯氣凝膠的3D結構。通過將氧化石墨烯粉末與脫油水混合來制備油墨。這被裝入兩個注射器筒中，一次噴射墨滴。當油墨沉積時，脫油水凍結，將石墨烯固化成3D形狀。打印后該結構進行兩次冷凍處理以將顆粒粘結在一起。
將石墨烯氧化物與水混合，在﹣25℃的溫度條件下將其3D打印到一個表面上。這樣每打印出來的一層都會被冰凍住，然后在冰的支持下再打印下一層。而且，他們發(fā)現(xiàn)當沉積這些石墨烯氧化懸浮物到冷凍結構上時，未凍的材料會解凍已經(jīng)結冰的表面，從而造成層與層之間自由混合并重新結冰，形成了氫鍵并使得氣凝膠結構更完整。另外，通過使用第二個注滿純水的3D打印機噴嘴，他們也可以創(chuàng)建復雜結構，因為水形成了冰支撐，在此基礎上他們就能層積石墨烯氧化懸浮物。
3D打印作為一種增材制造方法，憑借其靈活性，已經(jīng)以多種方式來解鎖各種材料的應用潛力。
來源：材料前沿科技
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