突破！華裔科學(xué)家借3D打印技術(shù)制造出了石墨烯氣凝膠

石墨烯氣凝膠是一種極具應(yīng)用前景的混合材料。不久之前誕生的世界首個3D打印超級電容器就是用它制造的�，F(xiàn)在，這種超級材料的應(yīng)用范圍即將大大拓寬，因為美國堪薩斯州立大學(xué)（K-State）已經(jīng)開發(fā)出了一種新方法，能夠通過3D打印技術(shù)將其制造出來。

“開發(fā)這種新方法并不容易，因為石墨烯很難控制，”主要研究者林棟博士解釋說，“所以必需首先改變它的高粘度，才能用上3D打印技術(shù)。”

目前，制造石墨烯氣凝膠的常規(guī)方法是用噴墨打印機在室溫或以上的溫度下擠出石墨烯與聚合物或二氧化硅的混合物，然后再將后者用化學(xué)或加熱法去除。不過這種層疊式制造法有著明顯的缺點，比如有可能破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，很難制造出懸浮式復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以及成品氣凝膠物理性能較差等，而K-State的這種新技術(shù)則通過將“凝固鑄造”與3D打印相結(jié)合解決了這個問題。

據(jù)南極熊了解，這種方法實際上將石墨烯氧化懸浮物與水混合，然后在-25℃的環(huán)境下將其3D打印到一個表面上。它的好處就是水會結(jié)冰，將完成的打印層固定住，同時起到支持作用，令下一層得以繼續(xù)順利打印。

這種方法還有一個優(yōu)點，就是能提高氣凝膠結(jié)構(gòu)的完整性，因為當(dāng)石墨烯氧化物沉積到到冷凍結(jié)構(gòu)上時，沒有凍住的部分會解凍已經(jīng)凍住的表面，令層與層之間自由混合并重新結(jié)冰 — 這會形成氫鍵，而它可以對氣凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

此外，使用這種方法還能創(chuàng)造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的石墨烯氣凝膠。這同樣是因為水會結(jié)冰，形成支撐，從而實現(xiàn)石墨烯氧化懸浮物的層積。

最后，只要將水分去除，就得到了最初的目標(biāo) — 石墨烯氣凝膠。目前，項目團隊已經(jīng)用這種方法制造出了密度（0.5-10）毫克/立方厘米的氣凝膠。它不但質(zhì)量高，而且表現(xiàn)出了良好的導(dǎo)電性和高壓縮性。未來，研究人員還會進一步開發(fā)這種方法，希望能實現(xiàn)用多噴嘴和多材料的打印。

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