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石墨烯氣凝膠可直接3D打印了 将廣泛用于能量存儲等領域

摘要:美國能源部所屬勞倫斯利福摩爾國家實驗室的研究人員,日前用3D打印技術将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将為能量存儲、傳感器、納米電子,以及催化和分選流程帶來巨大好處。相關成果發表在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、優良的電導率、質量輕、有機械剛性且抗超級壓力等特性。

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,在嘗試制造大規模石墨烯氣凝膠的過程中,會産生一種較大的随機孔隙結構,這種結構在分選、流體電池和壓力傳感器等特殊應用中,具有調整材料的運輸等機械屬性的能力。

“石墨烯氣凝膠作為以可控和可擴展方式為特殊應用提供量身定做的結構,還面臨一定的挑戰,而我們現在解決了。”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計氣凝膠的孔洞結構,允許我們對在其中運輸的傳質過程進行控制,對其本身鋼化等物理性能進行優化。”

據物理學家組織網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,加載到注射器筒後,通過擠壓經過噴嘴最後形成3D結構。另一位論文作者、工程師朱成(音)表示:“适應3D打印技術的氣凝膠,其力學性能和可壓縮性能都是此前工藝無法企及的,這讓複雜的氣凝膠體系結構更有能力适應廣闊的應用。”

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