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                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > 韓國科學家用石墨烯實現納米級3D打印

                                                            韓國科學家用石墨烯實現納米級3D打印

                                                            童程童美 2016-10-20

                                                            近日,韓國電工研究所(KERI)的一個團隊完全使用石墨烯成功地3D打印出了一個納米結構, 該研究成果發表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上,研究人員使用拉伸的油墨彎液面制作出3D結構的還原氧化石墨烯(RGO)納米線。

                                                            摘要

                                                            近日,韓國電工研究所(KERI)的一個團隊完全使用石墨烯成功地3D打印出了一個納米結構, 該研究成果發表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上,研究人員使用拉伸的油墨彎液面制作出3D結構的還原氧化石墨烯(RGO)納米線。顯然,與大多數使用線材或粉末做材料的3D打印方法不同,KERI的方法更加精細?!斑@種方法(指拉伸油墨彎液面法)使我們能夠實現比噴嘴孔徑更精細的打印結構,從而實現納米結構的制造?!痹撗芯繄F隊負責人Seung Kwon Seol教授稱。

                                                            韓國科學家用石墨烯實現納米級3D打印

                                                            在研究團隊發表的論文中描述了Seol教授的研究小組如何利用彎液面作為一種更新穎的方法來實現納米級3D打印。首先,科學家在室溫下使用微量吸管在其前端形成彎液面,隨后在上面生長出石墨烯氧化物(GO)線。該導線然后通過熱或化學處理(用肼)削減。隨著熔劑迅速蒸發,微量吸管拉動石墨烯氧化物(GO)沉積,從而實現GO線的生長。

                                                            石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱系數高達5300 W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快,可用來制造透明觸控屏幕、光板,甚至太陽能電池。因為它的電阻率極低,電子跑的速度極快,因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。

                                                            石墨烯一直被認為是假設性的結構,無法單獨穩定存在,直至2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因“在二維石墨烯材料的開創性實驗”為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

                                                            之前,市場上出現了石墨烯增強型的3D打印復合線材,但它其實有一些問題,在復合材料中加入石墨烯確實會提升塑料屬性,但是塑料材料同時會惡化石墨的固有性質。此外,傳統的FDM打印方法根本不可能實現在納米級別打印3D對象。

                                                            顯而易見,使用石墨烯材料的3D納米打印技術的出現將為各種理論上存在的“科幻產品”問世打開大門,比如納米機械、納米機器人等。

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