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科学家开发出含75%石墨烯的3D打印油墨

更新时间  2022-01-07 17:41 阅读
本文摘要:几个月前,3D打印机网曾多次报导了美国西北大学的一队科学家研发出有了低石墨烯含量的可3D打印机油墨(石墨烯含量高达60%),从而为构建3D打印机石墨烯结构带给突破性的成果。要告诉3D打印机石墨烯结构,可谓当前全球3D打印机科研领域的圣杯。 如今看上去,科学家们正在向这座圣杯步步迫近。近日,某种程度还是这一支研究团队,在RamilleShah的领导下,更进一步改良了该石墨烯3D打印机油墨,使其中的石墨烯含量(以体积计算出来)从60%大幅度提高至75%。

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几个月前,3D打印机网曾多次报导了美国西北大学的一队科学家研发出有了低石墨烯含量的可3D打印机油墨(石墨烯含量高达60%),从而为构建3D打印机石墨烯结构带给突破性的成果。要告诉3D打印机石墨烯结构,可谓当前全球3D打印机科研领域的圣杯。

如今看上去,科学家们正在向这座圣杯步步迫近。近日,某种程度还是这一支研究团队,在RamilleShah的领导下,更进一步改良了该石墨烯3D打印机油墨,使其中的石墨烯含量(以体积计算出来)从60%大幅度提高至75%。  石墨烯是一种由碳原子包含的单层片状结构的二维材料:它是有史以来最厚的材料,只有一个碳原子厚度;也是有史以来最弱的材料,强度是一般结构钢的200倍。

石墨烯的导电性高于铜,热传导性高于未知的所有材料。石墨烯完全是几乎半透明的,但结构十分颗粒,即使是大于的氦原子都无法穿越它。而且它与人类细胞组织兼容。

  可以这么说道,Shah教授和她的团队所获得的这种油墨,是迄今为止石墨烯含量最低的一种3D打印机材料(在Shah教授之前的纪录约是20%)。这意味著石墨烯独有的电气和机械性能将迅速被投放应用于。

更为重要的是,这种油墨除石墨烯之外的部分主要还包括一种具备生物相容性的可降解聚酯(PLG)材料,科学家们称之为,这使得该油墨需要灵活性和安全性地用作医疗应用于。  这支研究团队在西北大学生物纳米技术研究所的材料科学和工程助理教授RamilleShah和她的博士后研究生AdamJakus,捕捉到了某个真是的东西。人们之前曾多次尝试过3D打印机石墨烯。

但其中石墨烯的比例将近20%体积,实质上大部分都是高分子复合材料。Shah在美国西北大学的网站上说明道。这意味著这些材料显然不具备石墨烯的属性,而且在用于中脆而坚硬。虽然你可能会指出60-70%的石墨烯含量依然没超过100%,但是实质上它早已不具备所有您所必须的属性,而剩下的材料只是为了确保其柔韧性和稳定性。

  该3D打印机石墨烯油墨的秘密是:石墨烯被映射到微观薄片中。这使得油墨具备高粘度,而吸管过程不会重新排列所有薄片,从而构成不具备石墨烯所有特征的一根长线。该石墨烯油墨的3D打印机解析度可以超过100微米以下(打印机速度40毫米/秒)。  这是一种液体油墨。

Shah说道。该油墨被吸管后,其中的一种溶剂不会立刻冷却,造成结构完全瞬间烧结。其它溶剂的不存在,以及与特定聚合物粘合剂的相互作用对于构建结构的柔性和其他性能起到十分大。

因为它享有巩固的形状,所以我们才需要打造出更大的、更加明晰的对象。Shah关于这种油墨的近期论文《3D打印机高含量石墨烯支架以用作电子与生物医学应用于(Three-dimensionalprintingofhigh-contentgraphenescaffoldsforelectronicandbiomedicalapplications)》被《ACSNano》杂志作为封面文章刊登。

  更加最重要的是,可以通过转变石墨烯和聚合物的比例来调整该材料的弹性。根据标准配方该材料可以被变长81%,而且如果增加石墨烯的比例的话还需要之后变长(虽然这意味著要丧失一些石墨烯属性)。这意味著,该油墨具备普遍的应用于范围。

  到目前为止,关于该3D打印机石墨烯油墨的生物医学实验非常顺利。在展开测试时,她的团队往石墨烯打印机的支架上流经了干细胞,最后的结果非常出众。首先,细胞存活了下来,然后之后分化、细胞分裂并转化成类似于神经元的细胞。

要告诉我们并没可选任何生长因子或信号,而这是人们诱导分化类神经元细胞常用的方式。Shah说道。如果我们只用于一种材料就能超过此种效果,而不必须其它更加便宜简单的药物,那毫无疑问是一种变革。  研究人员也设想它们可以做成传感器、植入物和其他结构。

细胞本身就具备导电性特别是在是神经元。所以,如果它们在一个需要协助传导电信号的基板上,就需要在更加长的距离内交流。Shah补足说道。


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