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莱斯大学团队用石墨烯泡沫制作3D物体
莱斯大学的科学家们已经开发出一种简单的方法来制作由石墨烯泡沫制成的导电3D物体。根据Rice化学家James Tour教授的说法,由此产生的物体可能为储能和柔性电子传感器应用提供新的可能性。

该技术是Tour实验室的开创性工作的延伸,该实验室于2014年通过用激光加热廉价的聚酰亚胺塑料片制造出第一个激光诱导石墨烯(LIG)。激光在塑料中途燃烧并将顶部转变为石墨烯,石墨烯保持附着在下半部分。LIG可以在室温下以宏观模式制作。
该实验室扩展了其在木材甚至食品上创造LIG的技术,但直到现在,纯石墨烯的3D物体还不太实用,Tour说。“现在我们已经建立了一台原型机,让我们通过自动连续分层和激光曝光将石墨烯泡沫制成3D物体,”Tour说。“这确实将石墨烯带入了第三维,没有熔炉或需要金属催化剂,我们的工艺很容易扩展。”
该团队解释说,新方法基于层压物体制造,其中材料层被组装然后切割成形。在这种情况下,底部LIG层保持附着在其聚酰亚胺基底上。第二层涂有乙二醇,并在第一层面朝下放置。然后将其聚酰亚胺顶部烧成石墨烯; 重复该过程直到块完成。
在热板上蒸发掉乙二醇粘合剂,并且可以在炉中除去任何剩余的聚酰亚胺。水稻研究生,该论文的共同主要作者Duy Xuan Luong说,这留下了原始的海绵状碳块。莱斯实验室堆叠了五层泡沫,然后在改进的3D打印机上使用定制的光纤激光系统将块体铣成复杂的形状。
该实验室创建了概念验证锂离子电容器,使用3D LIG作为阳极和阴极。阳极的重量容量为每小时354毫安小时,接近石墨的理论极限,而阴极的容量超过其他碳材料的平均容量。在970次充电 - 放电循环后,完整的测试电池保持其容量的约70%。
“这是新一代锂离子电容器的优异性能,可以捕捉锂离子电池和电容器混合电池的最佳性能,”Tour说。
研究人员随后通过其20至30纳米的孔隙将一块3D LIG注入液态聚二甲基硅氧烷。这产生了更强(但仍然是柔性的)导电材料而不改变原始泡沫的形状。通过这种材料,他们制作了一个灵活的传感器,准确记录了志愿者手腕的脉搏,并表示该装置的进一步校准将使他们从脉搏波形中提取血压。
(文章源于graphene-info网,由石墨烯材料网 www.91shimoxi.com 翻译编辑整理)

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