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浙江大學(xué)秦發(fā)祥研究員團(tuán)隊(duì) AFM: 高精度3D打印還原氧化石墨烯氣凝膠膠帶
2023-06-08  來源:高分子科技

  直接墨水書寫(DIW)是從氧化石墨烯(GO)前體墨水實(shí)現(xiàn)3D打印石墨烯氣凝膠的最便捷方法。然而,由于對分散體的GO分子結(jié)構(gòu)和流變性能之間的關(guān)系缺乏了解,GO分散系無法適應(yīng)高精度3D打印,印刷精度仍保持在數(shù)百微米左右。打印精度低不僅限制了傳感器性能的優(yōu)化,也阻礙了其在微精密電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面,GO氣凝膠的較低的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也限制了其商業(yè)化和大規(guī)模制造。這些問題阻礙了3D打印GO氣凝膠在科學(xué)研究以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。


  近期,浙江大學(xué)秦發(fā)祥研究員團(tuán)隊(duì)和尹俊研究員團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控氧化石墨烯片層結(jié)構(gòu)(圖1),分析各個(gè)基團(tuán)對分散液流變性能與均勻性的影響(圖2),得出制備3D打印墨水最適的氧化石墨烯片層分子結(jié)構(gòu)。結(jié)合氧化石墨烯分散液3D打印墨水的制備工藝,實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯分散液直寫打印性能的優(yōu)化,提升打印精度以及保真度,實(shí)現(xiàn)更高精度(70μm)的3D打印(圖3)。以膠帶作為柔性基底,將開發(fā)的還原氧化石墨烯氣凝膠結(jié)構(gòu)粘在膠帶上,使其不易在外力作用下打印結(jié)構(gòu)被破壞,克服其低強(qiáng)度,低模量,難以承受高應(yīng)變的弱點(diǎn)。同時(shí),充分發(fā)揮其導(dǎo)電性與壓阻特性,在充分研究其電磁屏蔽與柔性傳感性能的基礎(chǔ)上,開發(fā)出可用于機(jī)器人電子皮膚的還原氧化石墨烯氣凝膠膠帶(圖4)。并且依托高精度高保真度的3D打印結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)傳感性能提升與傳感器件的小型化,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域,為其規(guī)模化生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。


1氧化石墨烯分子調(diào)控結(jié)構(gòu)表征 


圖2氧化石墨烯水分散系流變性能調(diào)控

 

圖3 3D打印多層氧化石墨烯多層氣凝膠結(jié)構(gòu)

還原氧化石墨烯氣凝膠膠帶柔性傳感性能表征


  該工作以“Ultraprecise 3D Printed Graphene Aerogel Microlattices on Tape for Micro Sensors and E-Skin”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上,(Doi10.1002/adfm.202302545)。文章的第一作者是浙江大學(xué)直博生陳騫

 

  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202302545

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