石墨烯在3D打印方面的應(yīng)用有哪些?
石墨烯是一種以sp2雜化連接的碳原子嚴(yán)密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新資料,。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué),、電學(xué),、力學(xué)特性,,在資料學(xué),、微納加工、能源,、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的使用遠(yuǎn)景,,被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的資料,。
石墨烯是當(dāng)今世界Z受注目的資料之一,,雖然它只有一個(gè)碳原子那么厚,但它的強(qiáng)度卻是鋼的100倍,,并且靈敏度非常高,。自從2004年科學(xué)家成功從石墨中別離出石墨烯,涉及石墨烯的專利清單每年都在呈指數(shù)增長(zhǎng),。
石墨烯自身的優(yōu)勢(shì)就是質(zhì)量輕,、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好,。而石墨烯3D打印現(xiàn)在干流采用的是擠出式3D打?。╡xtrusion-based 3D printing)技術(shù),其中心與要害正是打印過(guò)程中所用的漿料(或線材),,這需求先將石墨烯及其衍生物(氧化石墨烯等)分散于適宜的高粘度高分子資料或其他溶劑中形成漿料再3D打印成所需三維結(jié)構(gòu),,待打印結(jié)束后,通過(guò)后處理方法(如退火等)進(jìn)步石墨烯的還原程度及純度,。
其實(shí)除了高機(jī)械性能外,,石墨烯資料已在許多功用器件里得到使用,一個(gè)典型的例子就是電化學(xué)儲(chǔ)能器件,,其主要包括電池和超級(jí)電容器,,而三明治結(jié)構(gòu)平和面型結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在的兩個(gè)干流構(gòu)型,。
因?yàn)槠渥陨磔^好的機(jī)械性能與導(dǎo)電性,石墨烯資料在生物醫(yī)學(xué)方面也具優(yōu)勢(shì),。美國(guó)西北大學(xué)Ramille N.Shah和Mark C.Hersam研究組使用擠出式3D打印技術(shù)打印出石墨烯與一種可降解聚酯(PLG)形成的復(fù)合資料,。因?yàn)槠涔餐臐{料配方,其中占有較大組分的石墨烯(質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)75%)使得打印出來(lái)的結(jié)構(gòu)具有較好的電導(dǎo)和機(jī)械性能,,而PLG組分是一種具有生物相容性的資料,,能夠保證結(jié)構(gòu)柔韌性和安穩(wěn)性。同時(shí),,其打印精度可達(dá)100微米以下(打印速度40毫米/秒),。打印出來(lái)的三維結(jié)構(gòu)還被證實(shí)可以較安穩(wěn)的使用于生物醫(yī)學(xué)方面。研究團(tuán)隊(duì)往打印的石墨烯基支架上注入干細(xì)胞,,其存活了下來(lái)接著便繼續(xù)割裂,、增殖,Z后轉(zhuǎn)化成相似神經(jīng)元的細(xì)胞,,其Z終的結(jié)果相當(dāng)超卓,。

