新突破:科学家研究出3D打印石墨烯气凝胶全新方式

中研股份2017年2月22日讯  气凝胶是一种用途广泛的物质,是世界上密度最小的固体,密度仅为3千克每立方米。这种海绵状的物体也是绝佳的热与光学绝缘体,据了解,近年来利用3D打印机就可以制造出这种凝胶。在各种气凝胶中,石墨烯气凝胶是关注度最高的一种,因为它可以应用在电子部件的电池和触媒中。 

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新突破:科学家研究出3D打印石墨烯气凝胶全新方式

近日,美国堪萨斯州立大学研究人员成功研发了一种3D打印石墨烯气凝胶制造技术,据了解,这是一种将3D打印技术与冻结铸造结合起来的全新方式。

目前,石墨烯气凝胶的制造方式大多依靠喷墨式打印机,将石墨烯和聚合物或者二氧化硅的混合物打印出来,然后将不需要的聚合物或者二氧化硅燃烧掉,或者使用化学方式去除,不过这两种方式都很容易对石墨烯结构造成伤害。我们知道,对于打印技术来说,打印外伸物相当不容易,堪萨斯州立大学的研究员们希望能够创建一种全新的3D打印石墨烯气凝胶方式,免除上述步骤,并且打印出来的气凝胶结构复杂,包含外伸部分。

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这种全新方式的关键就在于冻结铸造法与3D打印的结合,打印过程中的温度为-25°C,在这么低的温度下,每一层沉积物会快速冻结,研发团队便可建造一个氧化石墨烯冰制支撑结构(冰制制成结构是由另外一台装入水的打印机打印出来的),然后每一层新的沉积层都会融化掉下面冰冻的顶部,这就使得石墨烯可以在再次冰冻之前自由结合。这种刺激氢键形成的步骤大大提高了3D打印的结构完整性。

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打印完成后,再把这些冻干的石墨烯气凝胶放入液态氮中,使其从冰制支撑结构中脱离。使用这种方式制作出来的3D打印石墨烯气凝胶密度在0.5-10毫克每立方厘米,具有相当高的电导系数和压缩系数。这种有趣的3D打印方式无疑为增材制造在原型制作应用方面提供了更多的可能性,你对这项全新的3D打印石墨烯气凝胶技术有什么看法呢?

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