用3D打印可以打印出各種形狀石墨烯氣凝膠

提起石墨烯，最出名的大概就是2010年兩位科學家憑借對石墨烯的深入研究,，分享諾貝爾物理學獎,。復旦大學近日傳出消息，該校與新加坡國立大學研究人員合作研發(fā),，尋找到全新的石墨烯高效率制備,，這一技術核心將非常容易“放大”到產(chǎn)業(yè),。

與傳統(tǒng)的發(fā)表論文、企業(yè)合作路徑不同,，課題組完全反著來――2013年創(chuàng)新成果,，2014年申請專利，2015年專利轉讓給國內(nèi)一家企業(yè)后,，才在線發(fā)表于　《自然・通訊》,。課題組負責人之一，復旦大學高分子科學系,、聚合物分子工程國家重點實驗室盧紅斌說：“好東西要放一放,，沉淀一下可能更好�,！�

成為創(chuàng)新產(chǎn)品功能性添加劑
石墨烯不僅因諾貝爾獎而廣為人知,，它早已與生活息息相關。本來就存在于自然界,，只是難以剝離出單層結構,。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯,。鉛筆在紙上輕輕劃過,，留下的痕跡就可能是幾層石墨烯。因其完美的二維結構,，石墨烯已成為許多創(chuàng)新產(chǎn)品的功能性添加劑,。比如將其加入特殊高分子涂料后，可憑借隔絕性能,，延長涂料涂裝壽命,；　加入電池做導電劑，可讓電子傳輸更便利,，提升充電速度,；加入一些纖維和電熱裝置，其特殊的導電,、導熱性能,，可讓產(chǎn)品性能提升一個臺階。

如此有用的東西,，其更好的制備方法也成為學界和產(chǎn)業(yè)共同競逐的目標,。英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈・杰姆和克斯特亞・諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)，他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片,。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二,，重復操作讓薄片越來越薄,，最后他們得到僅由一層碳原子構成的薄片，就是石墨烯,。這以后,，制備石墨烯的新方法層出不窮，經(jīng)過5年發(fā)展,，人們發(fā)現(xiàn),，將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領域已為時不遠了。

解決石墨烯規(guī)�,；瘧�用難題
對于石墨烯,，盧紅斌給出三個“最”的評價：現(xiàn)有材料中厚度最薄，僅0.335納米,；強度最高,，是鋼的100倍；導熱性最好,，比金屬銀還高10倍以上,，此外其電子遷移率極高，比硅還高2個數(shù)量級,。這種新型二維材料,，在智能裝備、航空航天,、能源儲存和環(huán)境治理等諸多領域應用潛力巨大,，是重要的戰(zhàn)略新興材料。

但如何實現(xiàn)高質量石墨烯的高效率,、規(guī)�,；�制備，一直是制約其大規(guī)模應用的關鍵難題,。其實,，石墨烯是天然存在于自然界中的，制備的理想解決方案是從天然鱗片石墨出發(fā),，將其在特定溶劑液相中剝離成石墨烯,。換句話說，由于石墨烯是疏水的,，需在剝離的環(huán)境液體中加入大量活性劑,，否則難以剝離。常見做法,，往往制備1噸石墨烯，需加入3噸高錳酸鉀等氧化劑,，讓其變?yōu)檠趸�石墨��,，剝離后再還原,，這一過程中氧化、還原,，以及清洗產(chǎn)生的廢水不少,，而且也讓石墨烯失去了一些特有的性質。

如何克服這些難題,？該課題組研究人員采用一種非穩(wěn)定分散的策略,，通過在石墨烯表面引入極少量的可電離含氧官能團，實現(xiàn)在極高濃度下的快速,、高產(chǎn)率剝離,，剝離產(chǎn)物90%以上為單層石墨烯，且晶格缺陷少,，有效解決了石墨烯規(guī)�,；瘧�用中的儲存和運輸難題。此外,，該方法制備的石墨烯水相漿料表現(xiàn)出了良好的流變特性,，可直接通過3D打印制備各種形狀的石墨烯氣凝膠，從而為石墨烯在儲能,、環(huán)境治理,、多功能復合材料等領域的應用開辟了新途徑。

來源：解放日報
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