石墨烯難以量產(chǎn)？研究人員用3D打印讓石墨烯達到工業(yè)量

石墨烯難以量產(chǎn)？研究人員用3D打印讓石墨烯達到工業(yè)量

近日，萊斯大學和中國天津大學的納米技術(shù)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(chuàng)造工業(yè)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(yīng)用。



對于這一研究，最大的挑戰(zhàn)是量化合適的3D石墨烯。要做最有用的材料，需要大量的數(shù)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(shù)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(yīng)了普通的 3D打印技術(shù) 。使用在室溫下進行的技術(shù)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?qū)嶒炇业那皩W生、現(xiàn)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。”



“我們應(yīng)該能夠使用這種方法來生產(chǎn)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。”Junwei Sha補充說。



研究人員使用二氧化碳激光器來生產(chǎn)石墨烯塊，這是激光燒結(jié) 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(chǎn)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(jīng)確定了參數(shù)的有效組合，認為他們的技術(shù)可以在不同領(lǐng)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(yīng)用，包括能量儲存、阻尼和吸音的應(yīng)用，”Rice的研究生Yilun Li說。



該研究論文已發(fā)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(jīng)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(yīng)用的石墨烯泡沫。”

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