D打印石墨烯气凝胶微格

2019-08-15 19:27:14 来源: 达州信息港

  美国劳伦斯 利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员是的忠实拥趸。过去两年来,从发明金属的新材料到对 D打印对象进行复杂的压力测试,以及其它具有重要意义的项目,比如开发更加规范的 D打印软件等。

  近,LLNL又宣布了一项 D打印应用新突破,他们 D打印的轻量级石墨烯气凝胶展现了超级可压缩性,提供了高达90%的压缩应变。气凝胶,是世界上密度轻的固体,也被称为 凝烟 ,它是用气体取代凝胶中的液体制成的,因此其重量的90%以上是空气,这种极轻物质具有一些杰出的特性。

  通过直接使用油墨进行 D打印,LLNL的研究人员已经能够设计出一种革命性的架构,远远超过传统的创建大宗石墨烯气凝胶的方法,传统的方法只能 产生随机的孔隙结构 ,不能为像传感器、液流电池、分离器等这些项目提供有效的机械传输。

  使用一种可控、可量度的制造方法来根据特定的应用,设计出定制的宏观架构来制造石墨烯气凝胶,已经成了我们能够解决的挑战。 工程师Marcus Worsley说,他是相关论文的共同作者之一,该论文已经发表在了4月22日版的《Nature Communications》上。

  D打印可以实现气凝胶孔结构的智能设计,从可以控制它的质量传输(由于其小而曲折的孔结构,气凝胶通常需要很高的压力梯度才能实现质量传输)和物理属性的优化,比如刚性等。这一进展为将气凝胶用于新颖和创造性的应用开拓了设计空间。

  在这一新的工艺中,研究人员使用的是还有石墨烯氧化物(GO)成分的打印油墨。这种油墨是由水性石墨烯氧化物悬浮液和二氧化硅填料组成的,在 D打印时通过一个微型喷嘴挤出。

  通过 D打印制造出的石墨烯气凝胶微格(microlattice)具有优异的导电性和高表面积,可以作为一种存储能量的新载体,并可用于传感器、纳米电子学、催化、分离等应用。

  在气凝胶上采用 D打印技术可以制造出无数复杂的气凝胶架构以供应用,比如其机械性能和可压缩性,这是从来没有过的成就。 该论文的另一合作者Cheng Zhu说。

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