西班牙艾克斯-馬賽大學陶瓷與玻璃研究所（ICV）和微電子與納米科學研究所的研究人員已使用3D打印的氧化石墨烯支架作為輕質混合結構的基礎，該結構保留了許多石墨烯的理想特性，包括導電性和水吸附能力。
研究人員用醇鹽前體溶液滲透了氧化石墨烯支架，以生產雜化結構，這些雜化結構顯示出潛在的適用性，例如污染物去除，水過濾，催化，藥物輸送以及能量產生和存儲。用于通過滲透3D rGO支架（a，b），用堿性蒸氣膠凝（c）和乙醇洗滌（d）來制造二氧化硅（或SiAl）/ rGO雜化物的合成過程示意圖。
3D打印石墨烯的局限性
石墨烯是一種碳的同素異形體，已成為與能源生產和微電子學相關的研究以及生物醫學和傳感等新技術的開發中的常見元素。對該材料的輕質性能，高電導率和導熱率以及機械強度非常期望。盡管許多石墨烯的潛力來自于以單層形式部署該材料，但利用石墨烯進行3D打印仍然面臨巨大挑戰。
但是，弗吉尼亞理工大學和勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員在開發出一種高分辨率3D打印方法（涉及將石墨烯分散在凝膠中以制成3D可印刷樹脂）之后，采取了進一步措施來利用石墨烯的潛力。LLNL還與加利福尼亞大學圣克魯斯分校的團隊合作，研究了用于儲能設備中基于石墨烯的氣凝膠電極的3D打印技術。
石墨烯還被用于創建3D打印的自感應裝甲和交通網絡的現代化。在其他地方，新研究揭示了與石墨烯表面接觸時水的結構如何變化。
最近，諾丁漢大學增材制造中心的研究人員在使用石墨烯的電子設備進行3D打印方面取得了突破，開發了基于噴墨的3D打印技術，該技術可以為取代單層石墨烯作為接觸材料鋪平道路。2D金屬半導體。研究中制造的格子“桁架”和回旋3D打印石墨烯。
創建氧化石墨烯-二氧化硅結構
氧化石墨烯被認為是生產具有高孔隙率，導電性，柔性和大表面積的3D連接的輕量結構的可行構建基塊。科學家旨在通過將其他材料錨固到3D石墨烯結構上以形成混合材料或復合材料，來解決氧化石墨烯的一些缺點，例如其機械性弱點和易受火焰傷害的缺點。
首先，研究人員使用由氧化石墨烯納米片制備的水性油墨，三軸機器人自動鑄造系統和RoboCAD軟件對3D打印的氧化石墨烯支架進行了3D打印。通過直徑為410μm的針將支架打印到由16層均勻分布的桿組成的長方體中，這些桿相對于相鄰層成直角放置。
然后將結構放入液氮中冷凍10秒鐘，然后將其冷凍干燥（冷凍干燥）并在石墨爐中以1200攝氏度進行處理以增強氧化石墨烯的還原作用，從而將其冷凍。此時，3D打印的氧化石墨烯結構的尺寸為12x12x5mm。
下一步涉及通過研究人員所說的溶膠-凝膠途徑滲透氧化石墨烯支架，其中涉及低溫凝膠與氨蒸氣的交聯。
制備了包含原硅酸四乙酯，乙醇，去離子水和鹽酸的兩種溶液，分別稱為SiO2溶膠（二氧化硅）和SiAl溶膠（二氧化硅-氧化鋁）。將氧化石墨烯支架在不透氣的容器中半浸入每種溶膠中五分鐘，然后將其放置在剛好位于液面上方的靜止平臺上。將樣品在室溫下放置24小時，以通過氨催化引起浸漬結構的延長縮合和剛度。然后，用乙醇洗滌支架以除去任何蒸氣殘余物。比較不同材料的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（a）原始的氧化石墨烯支架，（b-e）氧化石墨烯-二氧化硅結構。
結果和潛在應用
研究人員發現，與未經處理的氧化石墨烯支架相比，3D打印的氧化石墨烯-二氧化硅結構保持高度多孔性，而其抗壓強度提高了250-800％。混合結構也保持“顯著的電導率”，但是主要的增強體現在結構的親水性上。觀察到腳手架的超細二氧化硅基覆蓋物對結構的潤濕特性有重要影響。與未經處理的氧化石墨烯支架相比，該結構變得完全親水，而其吸水能力提高了十倍。氧化石墨烯-二氧化硅結構的增強性能表明它們可以適合用作吸收劑，污染物去除，氣體感應，蓄熱或在光催化水分解應用中使用。
文章來源：3D打印網
原標題：《【行業動態】3D打印氧化石墨烯方法來了！保留石墨烯理想特性》
