石墨烯難以量產？研究人員用3D打印讓石墨烯達到工業量

石墨烯難以量產？研究人員用3D打印讓石墨烯達到工業量

近日，萊斯大學和中國天津大學的納米技術人員正在使用激光3D打印來制造厘米級的原子薄的石墨烯物體。該研究可以幫助創造工業量的石墨烯。



石墨烯是材料科學家非常感興趣的課題。這是因為其不僅具有很強的強度，而且具有導電性，可用于從納米電子學到骨植入物的廣泛應用。



對于這一研究，最大的挑戰是量化合適的3D石墨烯。要做最有用的材料，需要大量的數量，到目前為止，科學家還沒有辦法以有效的方式制造石墨烯。

萊斯大學和中國天津大學的納米技術專家團隊最近在一項研究項目中使用激光3D打印制造了厘米級的原子薄的石墨烯物體，這項研究項目有可能導致從非石墨烯原材料簡單地制造大量石墨烯。



對于研究項目，萊斯化學家James Tour的實驗室與天津的Naiqin Zhao的實驗室合作，適應了普通的 3D打印技術 。使用在室溫下進行的技術來制造石墨烯泡沫的指尖塊。不需要模具，原材料僅由糖粉和鎳粉組成。

天津實驗室的前學生、現任天津博士后研究員、共同作者Junwei Sha說：“這種簡單有效的方法不需要冷壓模具和高溫CVD處理?！?br>


“我們應該能夠使用這種方法來生產特定類型的石墨烯泡沫，如3D打印鋼筋石墨烯，以及通過改變前體粉末來制備氮和硫摻雜的石墨烯泡沫?！盝unwei Sha補充說。



研究人員使用二氧化碳激光器來生產石墨烯塊，這是激光燒結 3D打印機 所使用的一種。當激光照射到糖和鎳粉末上時，糖被熔化，鎳作為催化劑。隨著混合物冷卻，形成具有大孔隙的低密度石墨烯（這些毛孔占材料體積的99％）。



隨后，研究人員試圖找到最大限度的石墨烯生產時間和激光功率，激光照射過程一再反復重復。

研究人員已經確定了參數的有效組合，認為他們的技術可以在不同領域有很多用途。



“使用我們的方法制作的3D石墨烯泡沫顯示了需要 快速成型 和制造3D碳材料的應用，包括能量儲存、阻尼和吸音的應用，”Rice的研究生Yilun Li說。



該研究論文已發表在美國化學學會期刊ACS Nano上。其他合著者包括Rodrigo Villegas Salvatierra、Tuo Wang、Pei Dong、Yongsung Ji、Seoung-Ki Lee、Chenhao Zhang、Jibo Zhang和Pulickel Ajayan，以及位于猶他州西約旦的Robert Smith。



Tour說：“這項研究是全球首例。我們已經展示了如何從非石墨烯原材料制造3D石墨烯泡沫，并且該方法適用于縮放成具有孔徑控制的3D打印應用的石墨烯泡沫?！?p>

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