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利用3D列印製造石墨烯氣凝膠,創新製造方法使物理性能再提升

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《自然通訊》(Nature Communications)這個月發表了一篇研究表示,勞倫斯利福摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory,簡稱LLNL)研究人員利用3D列印技術-直接墨水書寫(direct ink writing)製作出石墨烯氣凝膠微晶格。

氣凝膠是種具有人造多孔、從膠體而來的超輕量材料,氣體取代了膠體中的液體成分,因此也稱作「液體煙」(liquid smoke)。過去,氣凝膠在大量製造過程中容易產生隨機孔洞結構,無法精準控制密度、孔隙,使它在作為液流電池和壓力感應器⋯⋯等機械應用上往往面臨一些困境。本篇研究的共同作者馬庫斯.沃斯利(Marcus Worsley)認為他們解決了這個問題!結合3D列印技術,有效控制石墨烯氣凝膠特有延展性巨觀結構的製造。

3D列印可以直接設計氣凝膠的孔洞,並優化其物理性能。製作過程中,石墨烯氧化物(GO)的油墨是混合GO液體懸浮物和二氧化矽填充物而成,製作出同性質的高黏度油墨,這些GO油墨經由注射筒噴嘴擠壓出3D結構。3D列印石墨烯氣凝膠具有表面積大、絕佳的導電性、輕量且具有機械剛度,以及超壓縮性(高達90%的壓縮應變),展現了比以往氣凝膠材料更高的強度,且更易於集體運輸。

你沒想過的 3D 列印:

參考資料:

  • New class of 3D-printed aerogels improve energy storage [scienceblog]
  •  Zhu. C., Han. T, Yong-Jin., Duoss. E, B., Golobic. A, M., Kuntz. J, D., Spadaccini. C, M & Worsley. M, A. (2015) Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices. Nature communications, 6.

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leettlepon

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現為vMaker執行編輯,愛玩愛吃愛科學,豢養倉鼠狂熱者,剛踏進Maker的世界並自得其樂,自信傑作是讓樂高機器人無限自轉。

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