3 d印刷石墨烯气凝胶成形

一个新的3 d打印技术已经可以制造石墨烯气凝胶与复杂的微观结构。新的超轻结构背后的研究者希望这项技术能打开这类材料的新用途。

气凝胶是海绵状结构,低密度材料有许多有用的应用程序,如热和光绝缘体。研究人员特别感兴趣的石墨烯气凝胶作为他们拥有额外的属性,比如高压缩率和电导率,被视为潜在的冲击阻尼器,固态电池和催化剂。

一个有前途的方法来创建石墨烯气凝胶与复杂的架构对于这些应用程序是3 d印刷。但这远远不是这么简单的。为了打印你需要改变石墨烯的粘度很高,”说林董美国堪萨斯州立大学的。研究人员倾向于将石墨烯与聚合物或硅使用喷墨打印机之前挤压石墨烯混合物在高温或房间。聚合物和硅然后被燃烧或化学过程,但这可以破坏气凝胶的结构。除了技术的性质,输出层上,很难产生复杂的结构,如悬臂。3 d打印气凝胶也能导致材料物理性能较差,由于其层状结构。

林和他的同事的技术允许他们克服这些问题。他们与水混合的石墨烯氧化物和印在一个表面在-25°C。每一层冻结在印刷,使他们能够建立一个氧化石墨烯结构支持的冰。然而他们发现当沉淀氧化石墨烯悬浮液在冰冻的结构,已经解冻的材料融化冰冻的表面。这允许自由层混合和重新冻结,形成氢键和改善气凝胶的结构完整性。通过使用第二个打印机喷嘴充满纯水他们也可以创建复杂的结构,随着水形成了一个冰的支持,在这层氧化石墨烯悬架。

产生的气凝胶是通过液氮冷冻干燥它驱逐完水,前热降低石墨烯。与他们的技术人员能够创建气凝胶密度从0.5到10毫克/厘米³,也有很好的导电性和高压缩性。

说这当然是一个有趣的技术安德里亚·法拉利石墨烯中心主任剑桥大学的英国。的原型和加法制造相当普遍是好的石墨烯可以做这种类型的工作。”

现在研究人员希望建立他们的技术,调查他们是否多喷嘴的方法可以创建多个材料的气凝胶结构形成。