材料科學與工程專業博士解讀石墨烯3D打印技術(2)
3.高溫加熱器方面
馬里蘭大學的LiangbingHu課題組使用3D打印技術制備氧化石墨烯三維結構，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，而且具有優越的穩定性（>2000周期，持續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。”值得注意是，石墨烯導熱系數高達5300W·m-1·K-1，高于碳納米管和金剛石，相信3D打印石墨烯技術在導熱方面也會很有優勢。
4.生物醫學方面
由于其本身較好的機械性能與導電性，石墨烯材料在生物醫學方面也獨具優勢。美國西北大學RamilleN.Shah和MarkC.Hersam研究組利用擠出式3D打印技術打印出石墨烯與一種可降解聚酯（PLG）形成的復合材料（信息來源：[6]），由于其獨特的漿料配方，其中占據較大組分的石墨烯（質量分數達75%）讓打印出來的結構具有較好的電導和機械性能，而剩下的PLG組分是一種具有生物相容性的材料，能夠保證結構柔韌性和穩定性。打印精度可達100微米以下（打印速度40毫米/秒），打印出來的三維結構被證實可以較穩定的應用于生物醫學方面，研究團隊往打印的石墨烯基支架上注入了干細胞，最終的結果相當出色。首先，細胞存活了下來，然后繼續分裂、增殖并轉化成類似神經元的細胞.
小結：由于篇幅受限，還有很多應用領域在此不能一一列舉了。總而言之，雖然石墨烯3D打印技術目前只是處于起步的研究階段，且很多3D打印的石墨烯結構仍處在小尺寸范圍，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。希望以后通過相關工藝改進或材料優化可以讓消費者看到實際的產品，相信一定很有市場！
作者簡介：田曉聰，材料科學與工程專業博士，畢業于武漢理工大學，目前于南洋理工大學新加坡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。
(責任編輯：admin)
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