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编纂｜ZRapid

3D打印火力不减，照旧是科技媒体的骄子；而石墨烯，二维材料畛域的传说，则承载着诸多期望。那末，当3D打印赶上石墨烯，又会构成如何的奇妙呢？

方今市道上的3D打印重要的材料包罗：塑料、金属、陶瓷和生物材料为主。而石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方法构成的蜂窝状二维材料，它惟有一个原子层厚度，又叫做单原子层石墨。当这些石墨烯层遵从肯定的规律“聚集”起来就构成了石墨。

石墨烯自身的上风即是原料轻、强度高、导电性好。而石墨烯3D打印方今合流采取的是挤出式3D打印（extrusion-based3Dprinting）本领，其重点与关键也恰是打印历程中所用的浆料（或线材），这须要先猎取石墨烯及其衍生物（氧化石墨烯等），散开于适宜的高粘度高分子材料或其余溶剂中构成浆料并3D打印成所需三维布局，待打印结果后，通事后办理方法（如退火等）升高石墨烯的复原水平及纯度。值得注意的是，上述3D打印历程猎取的常常是石墨烯基复合材料，而增加剂会较大水平的影响石墨烯的功能（如机器强度、导电性等），因而浆料（或线材）的配制计划须要高明拿捏，这个配制及打印出来的布局在不同畛域每每也有着不同的请求，上面针对几个不同的运用畛域举例讲解。

1.机器强度方面

说到高强度，首先必提的是前段光阴对照热点的麻省理工学院MarkusBuehler团队研讨成果，他们欺诈谋略机仿真模子对石墨烯的三维布局举办仿真，在假定没出毛病的情形下对其强度做出的成果显示，该布局的极限拉伸强度（2.7GPa）也许比普遍钢铁高10倍。该团队欺诈3D打印制备的石墨烯三维布局（如图a所示）进一步讲解了三维布局及石墨烯材料的上风，固然该打印的螺旋二十四周体（Gyroid）布局体积与理论体积有21个数目级之大，但在肯定水平上仍印证了石墨烯在该畛域的前程。美国劳伦斯·利弗莫尔国度实习室MarcusA.Worsley团队也欺诈3D打印本领赢得石墨烯微晶格气凝胶（如图b所示），该打印的浆料是将氧化石墨烯超声散开于水中，再混入坚固剂（如气相二氧化硅等）赢得，3D打印结果后在氮气中℃高温退火办理对氧化石墨烯举办热复原，并欺诈化学溶剂刻蚀掉二氧化硅等物资以赢得纯石墨烯微晶格气凝胶，该布局与普遍块体石墨烯的机器功能测试成果声明，3D打印的石墨烯更具上风，杨氏模量值高一个数目级。

2.电化学储能方面

除了高机器功能外，石墨烯材料原本已在许多机能器件里赢得运用，一个模范的例子即是电化学储能器件（重要包罗电池和超等电容器），方今三明治结谈判平面型布局是两个合流构型，Graphene3DLab公司就推出的3D打印石墨烯材料组装了三明治布局电池（图4），但公司没有表露详细材料参数及打印细节，据揣测该电池材估中除石墨烯外，还包罗其余具备电化学活性的物资，而石墨烯起着很重大的电化学及机器功能坚固效用。

在产业界之外，许多科研院所也注意到3D打印本领在电池畛域的可行性，伊利诺伊大学香槟分校ShenJ.Dillon课题组联结哈佛大学的JenniferA.Lewis课题组领先欺诈3D打印本领打印出微型锂离子电池器件，随后在年，马里兰大学的LiangbingHu课题组注意到了石墨烯在这一畛域的上风，他们经过氧化石墨烯的引入，赢得石墨烯-活性无机材料（磷酸铁锂或钛酸锂）基复合浆料，一样地，打印结尾后也采取了高温热办理将氧化石墨烯举办了复原后办理，所赢得的微型电池显示出不错的电化学功能，这重要收获于石墨烯较高的电导率和比表面积。也许看到，科研院所与产业畛域的公司有着不同的

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