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韩国电工学研究机构开发出完全由石墨稀组成的3D打印纳米结构

来源：化工网 | 时间：2014/12/4 15:32:44 | 阅读次数：

发布单位：中华人民共和国商务部

• 发布人：
• 小杨

 来自韩国电工学研究机构（KERI）的团队首次成功地演示了完全由石墨稀材料组成的3D打印纳米结构。
　　有关这项革命性方法的文章刊登在2014版“先进材料”杂志11月份第33期上。该方法涉及使用油墨的拉伸弯液面制造3D还原石墨稀氧化（RGO）纳米线。大多数的3D打印方法使用细丝或粉末作为打印材料，与此不同的是，KERI的方法更加精密。研究小组负责人金胜全教授表示，“这使我们能够实现比一个喷嘴孔径更加精细的打印结构，从而可以制造纳米结构。”
　　这对于在打印的电子器件中三维模式的实现是一个重大进步，而石墨稀在打印电子器件中起着非常重要的作用。
　　石墨稀由仅有一个原子厚的单层碳原子构成，并呈六边形晶格状。其是所有石墨稀材料的基本构建块。它以独特的性能而著称，如非凡的电导率、灵活性和透明性，使之成为从电子器件到能量存储，再到商业应用的理想材料。然而，科学家面临的挑战是在微米和纳米尺度上对石墨稀片进行操控，这需要高的精确度。3D打印的增材制造工艺仅可能是解决方案。
　　正如他们文章中所描述的，金教授的研究小组利用弯液面作为一种更新颖的方法，以实现纳米级3D打印。使用在微管尖端形成的弯液面，石墨稀氧化物（GO）细丝在室温下生长。接下来，细丝通过热或化学处理（肼）进行还原。随着溶剂的迅速蒸发，通过拉动微管实现的GO沉积，从而推动GO细丝的生长。
　　通过调整微管的拉伸率，研究人员能够准确地控制rGO细丝，能够达到的最小值为150纳米。研究人员指出，他们采用的方法在石墨稀纳米结构3D打印，以及多材料3D纳米打印中相当有效。采用这种技术，他们生产出各种各样的独立的rGO体系结构，包括直丝、桥梁、悬挂连接点和编织结构。
　　迄今为止，采用FDM打印机，用于3D打印石墨稀增强型塑料结构的复合细丝已被提出，但这种细丝确实会带来一些困难。在这种复合环境下使用的石墨稀改进了塑料的属性，同时，塑料材料降低了石墨稀的固有属性。此外，传统的FDM打印方法不能准确地将打印结构缩小到所需的纳米尺度。
　　金教授表示，“据我们所知，尚未有关于完全由石墨稀组成的3D打印纳米结构。”
　　他继续提到，“我们确信，这种做法将为实施打印器件三维模式提出新的范式。事实上，3D纳米技术打印领域的这种进步对石墨稀纳米结构的3D打印领域，以及多材料纳米打印来说是有效的，它可以在多个电子工业领域实现，如3D打印电路板、晶体管、太阳能电池、传感器等。”
　　虽然一些挑战仍然存在，如将3D打印尺寸从150纳米减少到10纳米，3D打印技术中石墨稀的使用比以往更具前景。

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