用3D打印出石墨烯气体凝胶微晶格

美国劳伦斯利福摩尔国家实验室的研究人员最近利用一种称为“直接墨水书写”的3D打印技术，开发出具有可客制设计架构的石墨烯气体凝胶微晶格。这种3D打印气体凝胶可望用于实现更好的能量储存、传感器、纳米电子，以及催化与分离作用。

这种3D打印的石墨烯气体凝胶具有高表面积、绝佳的导电性、重量轻以及展现机械刚度与超压缩性等特点。此外，3D打印的石墨烯气体凝胶微晶格还表现出比大型石墨烯材料更进一步的性能提升，以及更有效的大量传输。

这种气体凝胶是一种由胶体而来的人造多孔超轻质材料，其中，胶体的液体成份已经由气体所取代了。这项研究发表在最新一期的《自然通讯》杂志。

劳伦斯·利福摩尔国家实验室的研究人员透过直接墨水书写3D打印技术，制作出具有可设计架构的石墨烯气体凝胶微晶格。

研究人员解释，以往在尝试制作大量石墨烯气体凝胶时，经常产生随机的孔洞结构，无法针对像分离、液流电池和压力传感器等特定应用的需求，专门在材料上设计传输或其他机械特性。

“以一种可控制且可扩展的组装方法为特定应用制作具有可客制宏架构的石墨烯气体凝胶，至今仍是一项无法解决的重大挑战，”该研究报告的共同作者Marcus Worsley表示。“3D打印让我们能更智能化设计气体凝胶的孔洞结构，从而能控制大量制造与传输，以及优化实体特性，例如刚性。这一发展可望为气体凝胶的创新与创造力应用开启更多设计空间。”

在制造过程中，石墨烯氧化物(GO)墨水混合了水性GO悬浮液和二氧化硅填料，形成一种均匀且粘性高的墨水。接着将这种GO墨水注入注射器管，并经由微型喷嘴挤出形成3D图案结构。

“为气体凝胶导入3D打印技术，使其得以制作出无数复杂的凝胶架构，从而实现机械特性与可压缩性等应用，这是以往无法达到的成果，”该研究报告的另一作者Cheng Zhu表示。