14 grudnia naukowcy z Instytutu Ceramiki i Szkła (ICV) oraz Instytutu Mikroelektroniki i Nanonauki Uniwersytetu Aix-Marseille w Hiszpanii wykorzystali drukowane w 3D rusztowania z tlenku grafenu jako podstawę lekkich konstrukcji hybrydowych. Struktura zachowuje wiele idealnych właściwości grafenu, w tym przewodnictwo elektryczne i zdolność adsorpcji wody.
Badacze zinfiltrowali rusztowania z tlenku grafenu roztworami prekursorów alkoholanów, aby wytworzyć struktury hybrydowe, które wykazują potencjalne zastosowania, takie jak usuwanie zanieczyszczeń, filtracja wody, kataliza, dostarczanie leków oraz wytwarzanie i magazynowanie energii.
Ograniczenia grafenu w druku 3D
Grafen jest alotropem węgla i stał się powszechnym elementem w badaniach związanych z wytwarzaniem energii i mikroelektroniką, a także w opracowywaniu nowych technologii, takich jak biomedycyna i wykrywanie. Bardzo pożądane są lekkie właściwości, wysoka przewodność elektryczna i cieplna oraz wytrzymałość mechaniczna materiału. Chociaż duża część potencjału grafenu wynika z rozmieszczenia materiału w jednej warstwie, wykorzystanie grafenu do drukowania 3D wciąż stoi przed ogromnymi wyzwaniami.
Jednak naukowcy z Virginia Tech i Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) opracowują metodę drukowania 3D w wysokiej rozdzielczości (z udziałem grafenu rozproszonego w żelu w celu wytworzenia żywicy do druku 3D). Następnie podjęto dalsze działania w celu wykorzystania potencjału grafenu . LLNL współpracowało również z zespołem z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, aby zbadać technologię druku 3D dla elektrod aerożelowych na bazie grafenu w urządzeniach do magazynowania energii.
Grafen jest również wykorzystywany do tworzenia drukowanych w 3D samonapędzających się zbroi i modernizacji sieci transportowych. W innym miejscu nowe badania pokazują, jak zmienia się struktura wody, gdy wchodzi ona w kontakt z powierzchnią grafenu.
Niedawno naukowcy z Additive Manufacturing Center na University of Nottingham dokonali przełomu w wykorzystaniu urządzeń elektronicznych na bazie grafenu do drukowania 3D i opracowali technologię druku 3D opartą na atramentowym, która może utorować drogę do zastąpienia grafenu jednowarstwowego. jako materiał kontaktowy. droga. Półprzewodnik metalowy 2D.
Stwórz strukturę tlenku grafenu-krzemionki
Tlenek grafenu jest uważany za realny element budulcowy do produkcji połączonych 3D lekkich struktur o wysokiej porowatości, przewodności, elastyczności i dużej powierzchni. Naukowcy zamierzają rozwiązać niektóre niedociągnięcia tlenku grafenu, takie jak jego słabość mechaniczna i podatność na uszkodzenia przez płomienie, poprzez zakotwiczenie innych materiałów w strukturze grafenu 3D w celu utworzenia materiałów hybrydowych lub materiałów kompozytowych.
Najpierw naukowcy wykorzystali atrament na bazie wody przygotowany z nanoarkuszów tlenku grafenu, trójosiowy zrobotyzowany system automatycznego odlewania firmy 3-D Inks LLC oraz oprogramowanie RoboCAD do drukowania 3D rusztowania z tlenku grafenu. Stent został wydrukowany igłą o średnicy 3 μm w prostokątny równoległościan złożony z 410 warstw równomiernie rozmieszczonych pręcików, które zostały umieszczone pod kątem prostym do sąsiednich warstw.
Struktura jest następnie zamrażana w ciekłym azocie przez 10 sekund, następnie liofilizowana (liofilizowana) i przetwarzana w piecu grafitowym w temperaturze 1200 stopni Celsjusza w celu zwiększenia redukcji tlenku grafenu, a tym samym jego zamrożenia. W tej chwili rozmiar drukowanej w 3D struktury tlenku grafenu wynosi 12x12x5mm.
Następnym krokiem jest przeniknięcie rusztowania tlenku grafenu przez to, co naukowcy nazywają ścieżką zol-żel, która obejmuje sieciowanie żelu niskotemperaturowego za pomocą par amoniaku.
Przygotowano dwa roztwory zawierające ortokrzemian tetraetylu, etanol, wodę dejonizowaną i kwas solny, które nazwano odpowiednio zolem SiO2 (krzemionka) i zolem SiAl (krzemionka-tlenek glinu). Pojemnik na tlenek grafenu zanurzono do połowy w każdym zolu w hermetycznym pojemniku na pięć minut, a następnie umieszczono na nieruchomej platformie tuż nad powierzchnią cieczy. Próbkę umieszczono w temperaturze pokojowej na 24 godziny, aby wywołać przedłużoną kondensację i sztywność impregnowanej struktury poprzez katalizę amoniakiem. Następnie stent przemyto etanolem w celu usunięcia wszelkich pozostałości pary.
Porównaj obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) różnych materiałów. (A) Oryginalne rusztowanie z tlenku grafenu, (być) struktura tlenek grafenu-krzemionka. Zdjęcie pochodzi z „Journal of the European Ceramic Society”. Wyniki i potencjalne zastosowania Naukowcy odkryli, że w porównaniu z niepoddanymi obróbce rusztowaniami z tlenku grafenu, drukowana w 3D struktura tlenek grafenu i krzemionka zachowuje wysoki stopień porowatości, a jej wytrzymałość na ściskanie jest zwiększona o 250-800%. Struktura hybrydowa również zachowuje „znaczną przewodność”, ale główne wzmocnienie znajduje odzwierciedlenie w hydrofilowości struktury. Zaobserwowano, że pokrycie rusztowania na bazie bardzo drobnej krzemionki ma istotny wpływ na właściwości zwilżania konstrukcji. W porównaniu z niepoddanym obróbce rusztowaniem z tlenku grafenu, struktura staje się całkowicie hydrofilowa, a jej zdolność wchłaniania wody wzrasta dziesięciokrotnie. Udoskonalone właściwości struktury tlenek grafenu-krzemionka wskazują, że mogą one nadawać się do wykorzystania jako absorbenty, usuwanie zanieczyszczeń, wykrywanie gazów, magazynowanie ciepła lub zastosowanie w fotokatalitycznych zastosowaniach rozdzielania wody.
Link do tego artykułu: Nadchodzi metoda drukowania 3D z tlenkiem grafenu
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji 
