材料科學(xué)與工程專業(yè)博士解讀石墨烯3D打印技術(shù)(2)
3.高溫加熱器方面
馬里蘭大學(xué)的LiangbingHu課題組使用3D打印技術(shù)制備氧化石墨烯三維結(jié)構(gòu),通過碳化還原,得到石墨烯基馬蹄形迷你高溫加熱器(圖5)。當(dāng)施加電流在這種加熱器上時,該加熱器能夠以超快的速度(小于100毫秒)達到非常高的溫度(大約3000K,),加熱速率可以達到20,000K/s,而且具有優(yōu)越的穩(wěn)定性(>2000周期,持續(xù)保持高溫超過一天沒有明顯衰減)。團隊成員介紹:“沒有一種基于金屬或者陶瓷的熔爐/加熱器可以達到這樣高的溫度,因為在這樣高的溫度下,大部分的金屬都會溶解,陶瓷也會分解�!敝档米⒁馐牵⿲�(dǎo)熱系數(shù)高達5300W·m-1·K-1,高于碳納米管和金剛石,相信3D打印石墨烯技術(shù)在導(dǎo)熱方面也會很有優(yōu)勢。
4.生物醫(yī)學(xué)方面
由于其本身較好的機械性能與導(dǎo)電性,石墨烯材料在生物醫(yī)學(xué)方面也獨具優(yōu)勢。美國西北大學(xué)RamilleN.Shah和MarkC.Hersam研究組利用擠出式3D打印技術(shù)打印出石墨烯與一種可降解聚酯(PLG)形成的復(fù)合材料(信息來源:[6]),由于其獨特的漿料配方,其中占據(jù)較大組分的石墨烯(質(zhì)量分數(shù)達75%)讓打印出來的結(jié)構(gòu)具有較好的電導(dǎo)和機械性能,而剩下的PLG組分是一種具有生物相容性的材料,能夠保證結(jié)構(gòu)柔韌性和穩(wěn)定性。打印精度可達100微米以下(打印速度40毫米/秒),打印出來的三維結(jié)構(gòu)被證實可以較穩(wěn)定的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)方面,研究團隊往打印的石墨烯基支架上注入了干細胞,最終的結(jié)果相當(dāng)出色。首先,細胞存活了下來,然后繼續(xù)分裂、增殖并轉(zhuǎn)化成類似神經(jīng)元的細胞.
小結(jié):由于篇幅受限,還有很多應(yīng)用領(lǐng)域在此不能一一列舉了�?偠灾�,雖然石墨烯3D打印技術(shù)目前只是處于起步的研究階段,且很多3D打印的石墨烯結(jié)構(gòu)仍處在小尺寸范圍,這也與目前石墨烯及其衍生物材料相對于普通材料居高不下的價格的有關(guān)。希望以后通過相關(guān)工藝改進或材料優(yōu)化可以讓消費者看到實際的產(chǎn)品,相信一定很有市場!
作者簡介:田曉聰,材料科學(xué)與工程專業(yè)博士,畢業(yè)于武漢理工大學(xué),目前于南洋理工大學(xué)新加坡3D打印中心任博士后研究員,主要從事納米功能材料的3D打印研究。
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