利用氧化石墨烯 开发全新高性能3D打印墨水

利用氧化石墨烯 开发全新高性能3D打印墨水

近期，《炭素》（Carbon）在线发表了哈尔滨工业大学和我国教育部研究人员共同完成，关于利用用氧化石墨烯将不可打印的地聚合物变成3D打印墨水的相关实验及研究成果。该论文题为“3D printing strong and conductive geo-polymer nanocomposite structures modified by graphene oxide”。研究人员开发的这种新材料表现出与高强度混凝土相当的拉伸强度，以及与导电性最好的陶瓷纳米复合材料相同的导电率。

改变地聚合物的流动性

此次研究中的3D打印墨水是一种地聚合物，这种材料具有耐热和绝缘性能，并且能将废弃材料封装在其结构中，它包括高温陶瓷、由回收材料制成的混凝土（如俄罗斯建筑公司Renca开发的géobéton）。作为一种原料，地聚合物本身不具有通过3D打印喷嘴的流动性。因此，为了改变它的流动性，研究人员尝试将氧化石墨烯加入其中。

混合材料

通过将氧化石墨烯颗粒注入地聚合物中，研究人员制作出四种材料样品，每一种有着不同的GO-地聚合物比。

在地聚合物的分子结构中，GO颗粒充当了碱源颗粒和铝硅酸盐之间的一种润滑剂。该研究假设颗粒之间的相互作用在颗粒之间产生了一层厚的水膜，因此具有较高GO浓度的GO-地聚合物墨水的流动性比其他墨水更好。

打印原本无法打印的材料

研究员用一台改进后的市售UP Plus2 3D打印机打印上述墨水。在将墨水直接写成一个设计后，他们将结构放在一个受控腔室内进行为期5天的固化，随后再对结构进行1000℃的烧结，以将材料中的氧化石墨烯颗粒转化为石墨烯，从而赋予结构额外的强度和导电性能。