浙江大学秦发祥研究员团队 AFM: 高精度3D打印还原氧化石墨烯气凝胶胶带

2023-06-08 来源：高分子科技

直接墨水书写（DIW）是从氧化石墨烯（GO）前体墨水实现3D打印石墨烯气凝胶的最便捷方法。然而，由于对分散体的GO分子结构和流变性能之间的关系缺乏了解，GO分散系无法适应高精度3D打印，印刷精度仍保持在数百微米左右。打印精度低不仅限制了传感器性能的优化，也阻碍了其在微精密电子设备领域的应用。另一方面，GO气凝胶的较低的结构稳定性也限制了其商业化和大规模制造。这些问题阻碍了3D打印GO气凝胶在科学研究以及工业应用领域的发展。

近期，浙江大学秦发祥研究员团队和尹俊研究员团队通过调控氧化石墨烯片层结构（图1），分析各个基团对分散液流变性能与均匀性的影响（图2），得出制备3D打印墨水最适的氧化石墨烯片层分子结构。结合氧化石墨烯分散液3D打印墨水的制备工艺，实现氧化石墨烯分散液直写打印性能的优化，提升打印精度以及保真度，实现更高精度（70μm）的3D打印（图3）。以胶带作为柔性基底，将开发的还原氧化石墨烯气凝胶结构粘在胶带上，使其不易在外力作用下打印结构被破坏，克服其低强度，低模量，难以承受高应变的弱点。同时，充分发挥其导电性与压阻特性，在充分研究其电磁屏蔽与柔性传感性能的基础上，开发出可用于机器人电子皮肤的还原氧化石墨烯气凝胶胶带（图4）。并且依托高精度高保真度的3D打印结构，实现传感性能提升与传感器件的小型化，拓宽了其应用领域，为其规模化生产与产业化应用打下坚实基础。

图1氧化石墨烯分子调控结构表征

图2氧化石墨烯水分散系流变性能调控

图3 3D打印多层氧化石墨烯多层气凝胶结构

图4 还原氧化石墨烯气凝胶胶带柔性传感性能表征

该工作以“Ultraprecise 3D Printed Graphene Aerogel Microlattices on Tape for Micro Sensors and E-Skin”为题发表在《Advanced Functional Materials》上，（Doi：10.1002/adfm.202302545）。文章的第一作者是浙江大学直博生陈骞。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202302545

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（责任编辑：xu）

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