幾個(gè)月前，美國(guó)西北大學(xué)的一隊(duì)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了高石墨烯含量的可3D打印油墨(石墨烯含量高達(dá)60%)，從而為實(shí)現(xiàn)3D打印石墨烯結(jié)構(gòu)帶來(lái)突破性的成果。要知道3D打印石墨烯結(jié)構(gòu)，堪稱(chēng)當(dāng)前全球3D打印科研領(lǐng)域的圣杯。如今看起來(lái)，科學(xué)家們正在向這座圣杯步步逼近。近日，同樣還是這一支研究團(tuán)隊(duì)，在Ramille Shah的領(lǐng)導(dǎo)下，進(jìn)一步改進(jìn)了該石墨烯3D打印油墨，使其中的石墨烯含量(以體積計(jì)算)從60%大幅提升至75%。
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的二維材料：它是有史以來(lái)最薄的材料，只有一個(gè)碳原子厚度;也是有史以來(lái)最強(qiáng)的材料，強(qiáng)度是一般結(jié)構(gòu)鋼的200倍。石墨烯的導(dǎo)電性?xún)?yōu)于銅，熱傳導(dǎo)性?xún)?yōu)于已知的所有材料。石墨烯幾乎是完全透明的，但結(jié)構(gòu)非常致密，即使是最小的氦原子都不能穿過(guò)它。而且它與人類(lèi)細(xì)胞組織相容。可以這么說(shuō)，Shah教授和她的團(tuán)隊(duì)所得到的這種油墨，是迄今為止石墨烯含量最高的一種3D打印材料(在Shah教授之前的紀(jì)錄大約是20%)。這意味著石墨烯獨(dú)特的電氣和機(jī)械性能將很快被投入應(yīng)用。更為重要的是，這種油墨除石墨烯之外的部分主要包括一種具有生物相容性的可降解聚酯(PLG)材料，科學(xué)家們稱(chēng)，這使得該油墨能夠靈活和安全地用于醫(yī)療應(yīng)用。
這支研究團(tuán)隊(duì)在西北大學(xué)生物納米技術(shù)研究所的材料科學(xué)和工程助理教授Ramille Shah和她的博士后研究生Adam Jakus，捕獲到了某個(gè)了不起的東西。“人們之前曾經(jīng)嘗試過(guò)3D打印石墨烯。但其中石墨烯的比例不到20%體積，實(shí)際上大部分都是高分子復(fù)合材料�！盨hah在美國(guó)西北大學(xué)的網(wǎng)站上解釋道。這意味著這些材料根本不具備石墨烯的屬性，而且在使用中脆而易碎。雖然你可能會(huì)認(rèn)為60-70%的石墨烯含量仍然沒(méi)有達(dá)到100%，但是實(shí)際上它已經(jīng)具備所有您所需要的屬性，而剩余的材料只是為了保證其柔韌性和穩(wěn)定性。
該3D打印石墨烯油墨的秘密是：石墨烯被嵌入到微觀薄片中。這使得油墨具有高粘度，而擠出過(guò)程會(huì)重新排列所有薄片，從而形成具備石墨烯所有特征的一根長(zhǎng)線(xiàn)。該石墨烯油墨的3D打印解析度可以達(dá)到100微米以下(打印速度40毫米/秒)。
