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j9九游会官网 韩国科学家用石墨烯实现纳米级3D打印

j9九游 2016-10-20

近日,韩国电工研究所(KERI)的一个团队完全使用石墨烯成功地3D打印出了一个纳米结构, 该研究成果发表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上,研究人员使用拉伸的油墨弯液面制作出3D结构的还原氧化石墨烯(RGO)纳米线。

摘要

近日,韩国电工研究所(KERI)的一个团队完全使用石墨烯成功地3D打印出了一个纳米结构, 该研究成果发表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上,研究人员使用拉伸的油墨弯液面制作出3D结构的还原氧化石墨烯(RGO)纳米线。显然,与大多数使用线材或粉末做材料的3D打印方法不同,KERI的方法更加精细。“这种方法(指拉伸油墨弯液面法)使我们能够实现比喷嘴孔径更精细的打印结构,从而实现纳米结构的制造。”该研究团队负责人Seung Kwon Seol教授称。

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在研究团队发表的论文中描述了Seol教授的研究小组如何利用弯液面作为一种更新颖的方法来实现纳米级3D打印。首先,科学家在室温下使用微量吸管在其前端形成弯液面,随后在上面生长出石墨烯氧化物(GO)线。该导线然后通过热或化学处理(用肼)削减。随着熔剂迅速蒸发,微量吸管拉动石墨烯氧化物(GO)沉积,从而实现GO线的生长。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm²/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。它在室温下传递电子的速度比已知导体都快,可用来制造透明触控屏幕、光板,甚至太阳能电池。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

之前,市场上出现了石墨烯增强型的3D打印复合线材,但它其实有一些问题,在复合材料中加入石墨烯确实会提升塑料属性,但是塑料材料同时会恶化石墨的固有性质。此外,传统的FDM打印方法根本不可能实现在纳米级别打印3D对象。

显而易见,使用石墨烯材料的3D纳米打印技术的出现将为各种理论上存在的“科幻产品”问世打开大门,比如纳米机械、纳米机器人等。