石墨烯气凝胶：最轻的3D打印材料创吉尼斯纪录

　　近日，堪萨斯州立大学，布法罗州立大学和兰州大学三位研究员合作开发出一种3D打印石墨烯气凝胶，被吉尼斯世界纪录评为“最密集的3D打印结构”。这种石墨烯气凝胶的重量极轻，每立方厘米仅重0.5毫克，放在棉花或花瓣顶都可以，而且弹性很好，可导电。

　　通常所说的气凝胶，是一种具有海绵状结构的低密度材料。它有着许多重要的应用，例如：用作热和光的绝缘体等。而研究人员们尤为感兴趣的是石墨烯与气凝胶相结合所获得的一些特别的属性，比如高压缩性、高电导率和一直被热捧的在制造可能的减震结构、固态电池和催化剂等方面的用途。

　　想要用石墨烯气凝胶材料来制造复杂结构，3D打印是一个很有前途的方法。但实际操作起来也并不简单，因为石墨烯的粘度比较高，需要反复调节其粘度直到能够在3D打印机上成功打印。如图为不同密度的石墨烯气凝胶的3D打印的格子。

　　堪萨斯州立大学，布法罗州立大学和兰州大学三位研究员合作开发出轻巧，破纪录的石墨烯气凝胶。他们使用的方法将喷墨3D打印深入冻结。使用专门开发的3D打印喷墨方法制造石墨烯气凝胶的3D结构。通过将氧化石墨烯粉末与脱油水混合来制备油墨。这被装入两个注射器筒中，一次喷射墨滴。当油墨沉积时，脱油水冻结，将石墨烯固化成3D形状。打印后该结构进行两次冷冻处理以将颗粒粘结在一起。

　　将石墨烯氧化物与水混合，在-25℃的温度条件下将其3D打印到一个表面上。这样每打印出来的一层都会被冰冻住，然后在冰的支持下再打印下一层。而且，他们发现当沉积这些石墨烯氧化悬浮物到冷冻结构上时，未冻的材料会解冻已经结冰的表面，从而造成层与层之间自由混合并重新结冰，形成了氢键并使得气凝胶结构更完整。

　　另外，通过使用第二个注满纯水的3D打印机喷嘴，他们也可以创建复杂结构，因为水形成了冰支撑，在此基础上他们就能层积石墨烯氧化悬浮物。

　　3D打印作为一种增材制造方法，凭借其灵活性，已经以多种方式来解锁各种材料的应用潜力。