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如何使得石墨烯保持3D结构?冻起来就好!

发布者:科探仪器发布时间:2016-08-16 15:28浏览次数:

 
材料牛注:石墨烯被称为“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。但是由于技术限制,它只能在二维平面上操作,这限制了它的商业化应用。最新研究表明,通过应用3D打印技术和普通的冰块,能够将石墨烯在三维结构上固定于气凝胶中。
 
石墨烯自2004年研发成功之后,一直被各界寄予厚望,它只有头发的一百万分之一那么细,强度却是钢铁的300倍。同时,石墨烯也是最好的导电导热材料之一。这些特性使得石墨烯在帮助加快电脑运行速度,提高电池功率和提高太阳能板效率等方面具有很好的应用前景。但是,众所周知的是,石墨烯的制备并不容易,在当前的技术条件下,它仅仅能在二维结构进行操作加工,这一特点,限制了石墨烯在电子设备,医学诊断设备制造和其他工业中的商业化应用。
 
最近,由布法罗大学的工程师们领导的一支国际研究团队,成功地解决了以上难题,他们建造了一种新的结构模型,能够成功地固定石墨烯在三维结构上的形态。2月10号在Small杂志上发布的文章告诉了我们该团队是如何做到的。
 
一种简单做法是首先制备凝胶形态的氧化性石墨烯的悬浮液。然后将其浇注在冷冻模型中制成3D物块。但是这种做法只对简单结构有效,商业化应用有限。
 
另一种做法是使用3D打印技术。科学家们首先将石墨烯与聚合物或者其他增稠剂混合,防止石墨烯在水中瓦解;然后将混合好的石墨烯再与冰水混合,在-25℃的表面温度下,使用改进过的3D打印机将混合液制成晶格状立方体,其中氧化性石墨烯在三维空间内悬挂在立方体中。
 
当上述步骤完成之后,将制备好的晶体放入液氮中,加强氢键的结合力。一段时间后再放入冻干机,将固态冰转化为气态。最终的结果是,石墨烯气凝胶能够在室温下仍然保持复杂的空间结构。
 
研究者们下一步计划研究方向已经明确:如何制造包含多种材料在内的气凝胶结构。
 


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