近日，堪薩斯州立大學(xué)，布法羅州立大學(xué)和蘭州大學(xué)三位研究員合作開發(fā)出一種3D打印石墨烯氣凝膠，被吉尼斯世界紀(jì)錄評為“最密集的3D打印結(jié)構(gòu)”。這種石墨烯氣凝膠的重量極輕，每立方厘米僅重0.5毫克，放在棉花或花瓣頂都可以，而且彈性很好，可導(dǎo)電。

　　通常所說的氣凝膠，是一種具有海綿狀結(jié)構(gòu)的低密度材料。它有著許多重要的應(yīng)用，例如：用作熱和光的絕緣體等。而研究人員們尤為感興趣的是石墨烯與氣凝膠相結(jié)合所獲得的一些特別的屬性，比如高壓縮性、高電導(dǎo)率和一直被熱捧的在制造可能的減震結(jié)構(gòu)、固態(tài)電池和催化劑等方面的用途。

　　想要用石墨烯氣凝膠材料來制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)，3D打印是一個很有前途的方法。但實際操作起來也并不簡單，因為石墨烯的粘度比較高，需要反復(fù)調(diào)節(jié)其粘度直到能夠在3D打印機上成功打印。如圖為不同密度的石墨烯氣凝膠的3D打印的格子。

　　堪薩斯州立大學(xué)，布法羅州立大學(xué)和蘭州大學(xué)三位研究員合作開發(fā)出輕巧，破紀(jì)錄的石墨烯氣凝膠。他們使用的方法將噴墨3D打印深入凍結(jié)。使用專門開發(fā)的3D打印噴墨方法制造石墨烯氣凝膠的3D結(jié)構(gòu)。通過將氧化石墨烯粉末與脫油水混合來制備油墨。這被裝入兩個注射器筒中，一次噴射墨滴。當(dāng)油墨沉積時，脫油水凍結(jié)，將石墨烯固化成3D形狀。打印后該結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩次冷凍處理以將顆粒粘結(jié)在一起。

　　將石墨烯氧化物與水混合，在-25℃的溫度條件下將其3D打印到一個表面上。這樣每打印出來的一層都會被冰凍住，然后在冰的支持下再打印下一層。而且，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)沉積這些石墨烯氧化懸浮物到冷凍結(jié)構(gòu)上時，未凍的材料會解凍已經(jīng)結(jié)冰的表面，從而造成層與層之間自由混合并重新結(jié)冰，形成了氫鍵并使得氣凝膠結(jié)構(gòu)更完整。

　　另外，通過使用第二個注滿純水的3D打印機噴嘴，他們也可以創(chuàng)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因為水形成了冰支撐，在此基礎(chǔ)上他們就能層積石墨烯氧化懸浮物。

　　3D打印作為一種增材制造方法，憑借其靈活性，已經(jīng)以多種方式來解鎖各種材料的應(yīng)用潛力。