世界上最轻的材料(比空气还轻),现在也可以 3D打印了!


气凝胶(Aerogels)是世界上最轻的材料之一石墨烯气凝胶(Graphene aerogel)又是该品类中最轻的一种——一大块放在小棉花球上都不会有压痕。

据美国网站 QUARTZ 报道,这种材料的密度约为水的千分之一,比空气还轻!超低密度的气凝胶应用范围极广,研究人员发现,它可以用来吸取漏油、制作“隐形”斗篷等。

目前,纽约州立大学水牛城分校( State University of New York at Buffalo,简称 SUNY Buffalo)科学家在《Small》期刊上发表的文章表示,已经知道如何用 3D打印技术打印石墨烯气凝胶,但目前仅限于实验室的原型。

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石墨烯只是一个碳原子单层。自 2004年首次成功分离以来,因强度、柔软性和传导性等特性备受追捧。本质上,气凝胶是一种用空气代替液体的凝胶。石墨烯气凝胶因高压缩性强导电性闻名。这些特性均源自材料本身的结构,但却给 3D打印技术生产带来了难点。

通常来说,为了能用喷墨打印机打印,会在 3D打印气凝胶的核心材料中混合聚合物等其它原料,结构形成后,用化学手段移除聚合物即可。但对石墨烯气凝胶而言,这样做无疑会破坏其结构。

SUNY Buffalo 的研究人员给出了解决方案。他们将石墨烯氧化物——石墨烯和氧原子与水混合,再在零下 25摄氏度的接触面上加层——能立即冻住每一层。有了冰的支撑,也不会打断气凝胶的生成。

完成上述过程后,在不破坏微结构的前提下,用“冷冻干燥”的液氮移除冰块,排出水。之后再加热材料排除氧原子,这样气凝胶中就只剩下了石墨烯。最后得到的固体的密度约为 0.5~10千克/立方米。截止至目前,世界上最轻的气凝胶密度为 0.16千克/立方米。

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在将科技转化为工业应用的过程中,3D 打印材料越来越重要。3D打印机能根据需求,创造特定形状和形式的物体。例如,3D打印不仅能帮助气凝胶行业更快的创新,还能生产已经停产的旧模型部件。

SUNY Buffalo 研究人员目前正拓展他们的 3D打印技术,创造其它类型的气凝胶。

(责任编辑:Alicia)


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