絕對的重大突破！西北大學研發(fā)出新型3D打印用石墨烯墨水

幾個月之前，南極熊小編曾報道過一支西北大學的科學家團隊在3D打印石墨烯結構的可能性研究上取得了重大突破。而現(xiàn)在，這支由Ramille Shah領導的團隊已經(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打印領域的圣杯，它是一種以苯環(huán)結構（即六角形蜂巢結構）周期性緊密堆積構成2D碳結構。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，而且非常堅硬（比鋼鐵強100倍）。它還具有超高的導熱率和極低的電阻率，并且可與人體的細胞組織相容�？傊�，它對各種技術與醫(yī)療應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?shù)娜犴g性，并且能夠安全用于醫(yī)療領域。

“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%的高分子復合材料，”團隊負責人，來自McCormick工程學院材料科學與工程學系的助理教授Ramille Shah在她學校的網(wǎng)站中寫道。這就意味著這些所謂的“石墨烯”材料并不能復制石墨烯的性質，它們仍然脆弱并且易碎。而新型墨水的石墨烯含量盡管也只有60-70%，不過這個數(shù)字已經(jīng)足以讓它具備所有的石墨烯性質了。

“它是一種液體墨水，”Shah解釋說，“當被擠出后，系統(tǒng)中的一種溶劑便會立即蒸發(fā)掉，造成結構的瞬間固化。其它溶劑的存在和它們與特殊聚合物粘合劑的反應也對最終的柔韌性和其它性質有著重要的貢獻。因為它能夠保持形狀，所以我們可以構建更大的，更確定的物體。”這種墨水已經(jīng)在最近的ACS Nano上被詳細描述，標題為“應用于電子與生物醫(yī)學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，這種應用了石墨烯3D打印支架的生物醫(yī)學實驗非常成功。作為一種測試，Shah的團隊將一些石墨烯支架植入了干細胞，得到了極好的效果。細胞不僅活了下來，而且可以分裂增殖，甚至轉化成神經(jīng)細胞�！罢麄�過程不含有任何額外的生長因素或通常用于促使細胞分化的引導信號，”Shah表示，“能夠僅僅使用一種材料而不需要混合其它更復雜或更昂貴的介質將會是最理想的情況。”

團隊還設想了傳感器、植入物和其它種類的結構。“細胞生來就能導電，尤其是神經(jīng)細胞。所以如果處于可以傳到信號的基質上，它們就能在更長的距離上互相交流�！盨hah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構。這使得墨水具有高粘稠性，但是擠出動作重組了所有的片狀結構，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整。
via 3ders