美國能源部所屬勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員，日前用3D打印技術(shù)將石墨烯氣凝膠微晶格直接打印出來。這種新型石墨烯氣凝膠將為能量存儲、傳感器、納米電子，以及催化和分選流程帶來巨大好處。相關(guān)成果發(fā)表在4月22日出版的《自然·通信》雜志上。
3D打印的石墨烯氣凝膠具有高比表面積、優(yōu)良的電導(dǎo)率、質(zhì)量輕、有機(jī)械剛性且抗超級壓力等特性。此外，這種產(chǎn)品在大規(guī)模石墨烯材料傳質(zhì)過程（體系中由于物質(zhì)濃度不均勻而發(fā)生的質(zhì)量轉(zhuǎn)移過程，如蒸餾、萃取等工業(yè)流程等。）中顯示出較大數(shù)量級的提升。
氣凝膠是一種多孔的超輕合成材料，其中凝膠的液體成分通常被氣體取代，因此也被稱為“液體煙”。此前，在嘗試制造大規(guī)模石墨烯氣凝膠的過程中，會產(chǎn)生一種較大的隨機(jī)孔隙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在分選、流體電池和壓力傳感器等特殊應(yīng)用中，具有調(diào)整材料的運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械屬性的能力。
“石墨烯氣凝膠作為以可控和可擴(kuò)展方式為特殊應(yīng)用提供量身定做的結(jié)構(gòu)，還面臨一定的挑戰(zhàn)，而我們現(xiàn)在解決了。”論文合著者、工程師馬庫斯·沃斯雷說，“3D打印允許我們智能化設(shè)計氣凝膠的孔洞結(jié)構(gòu)，允許我們對在其中運(yùn)輸?shù)膫髻|(zhì)過程進(jìn)行控制，對其本身鋼化等物理性能進(jìn)行優(yōu)化。”
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月23日報道，在打印過程中，石墨烯氧化物（GO）油墨均勻且具有高粘度，加載到注射器筒后，通過擠壓經(jīng)過噴嘴最后形成3D結(jié)構(gòu)。另一位論文作者、工程師朱成（音）表示：“適應(yīng)3D打印技術(shù)的氣凝膠，其力學(xué)性能和可壓縮性能都是此前工藝無法企及的，這讓復(fù)雜的氣凝膠體系結(jié)構(gòu)更有能力適應(yīng)廣闊的應(yīng)用。”
