石墨烯是一种神奇的材料，大家对它有很大的期望。石墨稀是在2004年被科学家发现的，它比头发丝还细100万倍，但强度却是钢的300倍，它的导热和导电性能俱佳。这些特点可以使计算机更快，电池功能更强大，也可以使太阳能电池板的效率更高。

但是石墨稀是二维材料，很难制造出三维的石墨稀材料。

最近，科学家将石墨烯氧化物悬浮液（石墨稀材料的凝胶状形式）倒入冷冻模具中来制造三维石墨稀物体。但是该方法只能在有限的商业应用中制造一些简单的结构。

另一种选择是使用3D打印机。在这种情况下，科学家通常将石墨烯与聚合物或其它增稠剂进行混合。这有助于保证打印出的三维物体结构完整。但是，一旦当聚合物受热，就会挥发掉，这样就不能长久保持三维结构。

近日，一个由堪萨斯州立大学、布法罗大学和中国哈尔滨工业大学组成的国际研究小组可能已经解决了这个问题。

Small期刊2月10日公布的一项研究成果描述了该研究团队如何使用修改后的3D打印机和冷冻水来制作网格状的石墨稀立方体结构。该成果可能是石墨烯在商业领域迈向电子制造，医疗诊断设备等行业的重要一步。

“石墨烯非常难以操作，但是我们制造的结构表明，可以在三维空间控制它的形状，” 布法罗大学工程与应用科学学院的工业及系统工程学助理教授Chi Zhou如是表示。

三维石墨稀结构的制造过程

在他们的实验中，研究小组将氧化石墨烯和水混合。然后，他们在零下25℃的表面上打印出了晶格骨架。石墨烯被夹在冷冻冰之间，冷冻冰则起到了结构支撑的作用。

图：该研究团队的三维石墨稀结构制造过程

该过程完成后，晶格被浸泡在液氮之中，这有助于形成更强大的氢键。然后晶格被放置在一个冷冻干燥器中，其中冰变成气体挥发掉。最终就制造出了室温下的石墨烯气凝胶复合物的三维结构。

“将石墨烯放在寒冷的环境中，我们就能够确保它的形状不会发生改变，这是朝着使石墨烯成为商业上可行材料的重要一步，”。

研究人员计划在他们发现的基础上继续研究如何创建多种材料构成气凝胶结构。

文章链接：

3D Printing of Graphene Aerogels

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