盡管目前大多數(shù)桌面級(jí)3D打印機(jī)都僅限于塑料線材,，但許多制造專家都認(rèn)為，該技術(shù)更多的創(chuàng)造潛力蘊(yùn)藏在范圍更廣的其它材料及其應(yīng)用特性上,，比如石墨烯這種神奇的高科技材料,。因此,，當(dāng)倫敦一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功地使用石墨烯材料完成3D打印后，不可避免地吸引了眾多關(guān)注的目光,。
眾所周知,，石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，只有一個(gè)碳原子的厚度,。它有很多有趣的特性：幾乎完全透明,、導(dǎo)電性強(qiáng)、可彎折,、機(jī)械強(qiáng)度好（比鋼強(qiáng)約一百倍）,。從它2004年第一次被成功制造出來(lái)之后,，就被科技界廣泛看好，認(rèn)為它是一種顛覆性的全新材料,。
近日,，來(lái)自倫敦帝國(guó)學(xué)院材料系的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，由EstherGarciaTunonBlanca,、SuelenBarg,、VictoriaGarciaRocha和EduardoSaizGutierrez教授組成，并聯(lián)合來(lái)自Warwick大學(xué),、Bath大學(xué)和deSantiagodeCompostela大學(xué)的團(tuán)隊(duì),，找到了一種3D打印石墨烯的方法。
他們開(kāi)發(fā)的這種技術(shù)主要基于FDM3D打印,，已經(jīng)發(fā)表在今年1月份出版的《AdvancedMaterials》雜志上,，標(biāo)題《為使用石墨烯進(jìn)行三維度打印（PrintinginThreeDimensionswithGraphene）》,。
這里需要說(shuō)明的是,，要制造石墨烯對(duì)象需要精準(zhǔn)地復(fù)制出石墨烯六邊形圖案。為了做到這一點(diǎn),，倫敦帝國(guó)學(xué)院的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種“FDM線材”,，這種線材含有混合了響應(yīng)型聚合物（可誘導(dǎo)觸發(fā)某種行為的聚合物）的石墨烯薄片。在這種情況下,，石墨烯薄片的化學(xué)屬性發(fā)生了一定的變化,，使其具有了適當(dāng)?shù)恼硰椥裕⒛芘c上下層石墨烯薄片結(jié)合在一起,。
最初,，研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是3D打印完整的石墨烯結(jié)構(gòu)，而非復(fù)合材料,。這在一個(gè)水基體系里似乎是能夠?qū)崿F(xiàn)的,。但該項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人EstherGarcía-Tu？onBlanca解釋說(shuō),，這實(shí)際上是不可能的,。“石墨烯是非常疏水的,，因此不可能直接配制到水基油墨中,。研究人員因此使用了一種經(jīng)過(guò)化學(xué)改性的石墨烯——也被稱為石墨烯氧化物（GO）——來(lái)代替。GO可在水中進(jìn)行處理,，并建立所需的結(jié)構(gòu),。”
簡(jiǎn)單地說(shuō),，它具有類似塑料線材的功能,。García-Tu,？onBlanca告訴記者稱：“我們的配方材料擁有熔融沉積式3D打印工藝中所需要的流動(dòng)性和物理性能：他們能夠流過(guò)很小的噴嘴,，并在通過(guò)后立即固化,，保留形狀?！彼f(shuō),，“我們用這種二維物質(zhì)作為構(gòu)建材料以創(chuàng)建宏觀3D結(jié)構(gòu)。我們使用的技術(shù)被稱為直接墨水書(shū)寫(xiě)（DIW）也被稱為直接寫(xiě)組件（DWA）,，或Robocasting,。”
據(jù)研究人員介紹,，這種石墨烯“線材”能夠通過(guò)擠出頭3D打印100微米層厚的對(duì)象,。而García-Tu？on感覺(jué)它也可以適用于其它的層厚設(shè)置,。一旦3D打印成指定的結(jié)構(gòu)之后,，這個(gè)石墨烯對(duì)象還需要進(jìn)行熱處理，以確保它具有石墨烯的所有特性,。在此之后,，這些3D打印對(duì)象就可以用于各種處理，并且仍然會(huì)保持其石墨烯的性質(zhì),。
由此來(lái)看,，這項(xiàng)研究似乎是非常成功的，盡管García-Tu,？on指出,，“在增材制造和石墨烯技術(shù)方面仍然有許多挑戰(zhàn)需要克服。[...]離我們能夠直接3D打印出一臺(tái)多材料,、多部件,、可實(shí)際使用的設(shè)備還有很長(zhǎng)的路要走。
作為此次研發(fā)項(xiàng)目的一部分,，科學(xué)家們正在為其石墨烯線材尋找特定的應(yīng)用,，比如柔性電子等。他們還聯(lián)手ImperialInnovations共同探索他們的3D打印石墨烯技術(shù)的商業(yè)化路徑,。據(jù)說(shuō)他們的一些工業(yè)合作伙伴已經(jīng)接近開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用,。一項(xiàng)正在進(jìn)行中的計(jì)劃是為機(jī)器人結(jié)構(gòu)3D打印石墨烯“皮膚”。