絕對的重大突破,！西北大學(xué)研發(fā)出新型3D打印用石墨烯墨水

幾個(gè)月之前，南極熊小編曾報(bào)道過一支西北大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在3D打印石墨烯結(jié)構(gòu)的可能性研究上取得了重大突破,。而現(xiàn)在,，這支由Ramille Shah領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出了一種3D打印用石墨烯墨水，使用它3D打印出的物體拉伸度高達(dá)數(shù)厘米,。墨水含有60%的石墨烯,，它們占據(jù)了其整體重量的75%。

石墨烯材料可謂3D打印領(lǐng)域的圣杯,，它是一種以苯環(huán)結(jié)構(gòu)（即六角形蜂巢結(jié)構(gòu)）周期性緊密堆積構(gòu)成2D碳結(jié)構(gòu),。這意味著它能夠以任意尺寸被制作成任意形狀,。而它的性能則更加有趣：不僅重量輕,，具有柔韌性，而且非常堅(jiān)硬（比鋼鐵強(qiáng)100倍）,。它還具有超高的導(dǎo)熱率和極低的電阻率,，并且可與人體的細(xì)胞組織相容�,？傊�,，它對各種技術(shù)與醫(yī)療應(yīng)用來說都是絕佳的材料。


這種石墨烯墨水比之前的任何3D可打印材料都含有更多的石墨烯成分,。這意味著石墨烯的電子與機(jī)械性能可以立即發(fā)揮作用,。而且，墨水其它部分含有的生物相容性可降解聚酯（PLG）令其具有相當(dāng)?shù)娜犴g性,，并且能夠安全用于醫(yī)療領(lǐng)域,。

“石墨烯的3D打印已經(jīng)被嘗試過,。不過那通常僅僅是一種石墨烯含量低于20%的高分子復(fù)合材料，”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,，來自McCormick工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)系的助理教授Ramille Shah在她學(xué)校的網(wǎng)站中寫道,。這就意味著這些所謂的“石墨烯”材料并不能復(fù)制石墨烯的性質(zhì)，它們?nèi)匀淮嗳醪⑶乙姿�,。而新型墨水的石墨烯含量盡管也只有60-70%,，不過這個(gè)數(shù)字已經(jīng)足以讓它具備所有的石墨烯性質(zhì)了。

“它是一種液體墨水,，”Shah解釋說,，“當(dāng)被擠出后，系統(tǒng)中的一種溶劑便會(huì)立即蒸發(fā)掉,，造成結(jié)構(gòu)的瞬間固化,。其它溶劑的存在和它們與特殊聚合物粘合劑的反應(yīng)也對最終的柔韌性和其它性質(zhì)有著重要的貢獻(xiàn)。因?yàn)樗�能夠保持形��,，所以我們可以�?gòu)建更大的,，更確定的物體�,！边@種墨水已經(jīng)在最近的ACS Nano上被詳細(xì)描述,，標(biāo)題為“應(yīng)用于電子與生物醫(yī)學(xué)的高濃度石墨烯支架的3D打印”。

據(jù)南極熊小編的了解,，到目前為止,，這種應(yīng)用了石墨烯3D打印支架的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)非常成功。作為一種測試,，Shah的團(tuán)隊(duì)將一些石墨烯支架植入了干細(xì)胞,，得到了極好的效果。細(xì)胞不僅活了下來,，而且可以分裂增殖,，甚至轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細(xì)胞�,！罢麄�(gè)過程不含有任何額外的生長因素或通常用于促使細(xì)胞分化的引導(dǎo)信號(hào),，”Shah表示，“能夠僅僅使用一種材料而不需要混合其它更復(fù)雜或更昂貴的介質(zhì)將會(huì)是最理想的情況,�,！�

團(tuán)隊(duì)還設(shè)想了傳感器、植入物和其它種類的結(jié)構(gòu),�,！凹�(xì)胞生來就能導(dǎo)電，尤其是神經(jīng)細(xì)胞,。所以如果處于可以傳到信號(hào)的基質(zhì)上,，它們就能在更長的距離上互相交流,。”Shah表示,。新型墨水的秘密就在于石墨烯被嵌入到了微小的片狀結(jié)構(gòu),。這使得墨水具有高粘稠性，但是擠出動(dòng)作重組了所有的片狀結(jié)構(gòu),，從而創(chuàng)造出了具有石墨烯特性的單一線材,。使用該線材可以以40mm/s的速度，在100微米的分辨率下實(shí)現(xiàn)3D打印,。此外,，材料的彈性還可以通過改變石墨烯和高分子聚合物的配比得到調(diào)整。
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