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浙江大學秦發祥研究員團隊 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）前體墨水實現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分子結構和流變性能之間的關系缺乏了解，GO分散系無法適應高精度3D打印，印刷精度仍保持在數百微米左右。打印精度低不僅限制了傳感器性能的優化，也阻礙了其在微精密電子設備領域的應用。另一方面，GO氣凝膠的較低的結構穩定性也限制了其商業化和大規模制造。這些問題阻礙了3D打印GO氣凝膠在科學研究以及工業應用領域的發展。

近期，浙江大學秦發祥研究員團隊和尹俊研究員團隊通過調控氧化石墨烯片層結構（圖1），分析各個基團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構。結合氧化石墨烯分散液3D打印墨水的制備工藝，實現氧化石墨烯分散液直寫打印性能的優化，提升打印精度以及保真度，實現更高精度（70μm）的3D打印（圖3）。以膠帶作為柔性基底，將開發的還原氧化石墨烯氣凝膠結構粘在膠帶上，使其不易在外力作用下打印結構被破壞，克服其低強度，低模量，難以承受高應變的弱點。同時，充分發揮其導電性與壓阻特性，在充分研究其電磁屏蔽與柔性傳感性能的基礎上，開發出可用于機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打印結構，實現傳感性能提升與傳感器件的小型化，拓寬了其應用領域，為其規模化生產與產業化應用打下堅實基礎。

圖1氧化石墨烯分子調控結構表征

圖2氧化石墨烯水分散系流變性能調控

圖3 3D打印多層氧化石墨烯多層氣凝膠結構

圖4 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”為題發表在《Advanced Functional Materials》上，（Doi：10.1002/adfm.202302545）。文章的第一作者是浙江大學直博生陳騫。

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

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（責任編輯：xu）

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