研究人员借激光3D打印创造出原子薄的石墨烯

发布时间：2017/7/12 0:06:01

近日，莱斯大学和中国天津大学的纳米技术人员正在使用激光3D打印来制造厘米级的原子薄的石墨烯物体。该研究可以帮助创造工业量的石墨烯。

石墨烯是材料科学家非常感兴趣的课题。这是因为其不仅具有很强的强度，而且具有导电性，可用于从纳米电子学到骨植入物的广泛应用。

对于这一研究，*大的挑战是量化合适的3D石墨烯。要做*有用的材料，需要大量的数量，到目前为止，科学家还没有办法以有效的方式制造石墨烯。

莱斯大学和中国天津大学的纳米技术专家团队*近在一项研究项目中使用激光3D打印制造了厘米级的原子薄的石墨烯物体，这项研究项目有可能导致从非石墨烯原材料简单地制造大量石墨烯。

对于研究项目，莱斯化学家James Tour的实验室与天津的Naiqin Zhao的实验室合作，适应了普通的 3D打印技术。使用在室温下进行的技术来制造石墨烯泡沫的指尖块。不需要模具，原材料仅由糖粉和镍粉组成。

天津实验室的前学生、现任天津博士后研究员、共同作者Junwei Sha说：“这种简单有效的方法不需要冷压模具和高温CVD处理。”

“我们应该能够使用这种方法来生产特定类型的石墨烯泡沫，如3D打印钢筋石墨烯，以及通过改变前体粉末来制备氮和硫掺杂的石墨烯泡沫。”Junwei Sha补充说。

研究人员使用二氧化碳激光器来生产石墨烯块，这是激光烧结 3D打印机所使用的一种。当激光照射到糖和镍粉末上时，糖被熔化，镍作为催化剂。随着混合物冷却，形成具有大孔隙的低密度石墨烯（这些毛孔占材料体积的99％）。

随后，研究人员试图找到*大限度的石墨烯生产时间和激光功率，激光照射过程一再反复重复。

研究人员已经确定了参数的有效组合，认为他们的技术可以在不同领域有很多用途。

“使用我们的方法制作的3D石墨烯泡沫显示了需要快速成型和制造3D碳材料的应用，包括能量储存、阻尼和吸音的应用，”Rice的研究生Yilun Li说。

该研究论文已发表在美国化学学会期刊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，以及位于犹他州西约旦的Robert Smith。

Tour说：“这项研究是全球首例。我们已经展示了如何从非石墨烯原材料制造3D石墨烯泡沫，并且该方法适用于缩放成具有孔径控制的3D打印应用的石墨烯泡沫。”

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