大米ü。化学家创建3-d印刷的石墨烯泡沫

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玉博伊德
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大米ü。化学家创建3-d印刷的石墨烯泡沫

休斯敦 - (2017年6月21日) - 来自稻大学和中国的天津大学纳米技术已经使用3-d激光打印到原子级薄的石墨烯的编造厘米大小的物体。

研究可能会产生散装石墨烯的工业有用的数量和描述 在线在一项新的研究 在美国化学学会杂志ACS纳米。

Scanning electron microscope 和 transmission electron microscope images of 3-D printed graphene foam.

扫描电子显微镜(左)和透射电子显微镜(右)3-d印刷的石墨烯泡沫的图像。插图(右)是用于确认该材料是石墨烯的选定区域defraction图案。 (伦LI / Rice大学的图像提供)

“这项研究是首开先河”之称的稻化学家詹姆斯游,论文的共同通讯作者。 “我们已经表明如何使从nongraphene 3- d石墨烯泡沫的起始材料,并且该方法适合于被缩放到石墨烯泡沫塑料用添加剂制造应用与孔径控制”。

石墨烯,十年的最深入研究纳米材料之一,是纯碳的二维片既超强和导电的。科学家希望利用石墨烯,一切从 纳米电子学飞机除冰电池骨植入物。但大多数工业应用需要的石墨烯的大批量在一个三维的形式,科学家们在努力寻找创造批量3-d石墨烯的简单方法。

例如,研究人员在巡回赛的实验室开始使用激光,糖粉和镍,使3-d的石墨烯泡沫在今年年底前面2016年,他们发现,他们能够加强与碳纳米管的泡沫,产生他们称之为“一种材料3-d螺纹钢石墨烯”而支撑其自身重量3000倍,能保持其形状。但使3-d螺纹钢石墨烯没有简单的任务。它需要预制的3-d模具,1000摄氏度的化学气相沉积(CVD)工艺和近三个小时的加热和冷却。

An infographic for the process of 3-D printing graphene foam

3-d石墨烯泡沫的目的是通过对糖粉和镍粉的混合物闪亮激光产生。激光器被来回移动在2 d图案熔化糖,和镍作为催化剂以刺激石墨烯泡沫的生长。重复该过程以粉末建立3-d的对象的连续层。 (巡视组/ Rice大学的图像提供)

在最新的研究中,从旅游的实验室团队和太阳城网站网址罗军和天津的赵naiqin的实验室适应共同3 d选择性激光烧结技术,使指尖大小的石墨烯泡沫块。该方法在室温下进行。没有模具是必需的,起始原料是 糖粉 和镍粉。

“这个简单而有效的方法摒弃了需要进行冷冲压成形模和高温CVD处理双方表示,”共同第一作者玮沙,在巡回赛的实验室担任访问学生谁现在是在天津的研究生。 “我们也应该能够使用此过程以产生特定类型的石墨烯泡沫的样3-d印刷螺纹钢石墨烯以及既含氮和通过改变所述前体粉末掺硫的石墨烯泡沫”。

三d激光打印机比更熟悉的基于挤出-3- d打印机,其通过穿过针挤压熔融的塑料,因为它们描绘出二维图案创建对象不同的方式工作。在3-d选择性激光烧结,激光照射到向下粉末的平床。无论激光接触粉末,它熔化或烧结所述粉末成固体形式。激光器被光栅化,或者前后移动,一行行以产生较大对象的单个二维切片。然后新的粉末层铺设在该层的顶部,并重复该过程,以建立从连续的二维层的三维物体。

新的稻过程中使用的可商购的CO 2激光器。当该激光被照射到糖和镍粉,糖分解为碳源和充当催化剂的镍。冷却形成为混合物的石墨烯的激光已到下一个点移动后,和SHA和同事进行了详尽的研究,找到的时间和激光功率的最佳量最大化石墨烯的生产。

詹姆斯·旅游

詹姆斯·旅游

通过该方法产生的泡沫是与占体积的99%以上的大孔隙的石墨烯的一个低密度,3- d形式。

“3-d的石墨烯的泡沫由我们的方法有希望制备用于需要快速原型和制造的3-d的碳材料,包括能量储存,阻尼和吸声应用中,”所述共主要作者伦里,一个研究生白饭。

旅游是T.T.和W.F.超椅子化学以及在水稻​​计算机科学教授材料科学和纳米工程学的和。

额外的合着者包括罗德里戈·维勒加斯萨尔瓦,陀王,裴东,yongsung吉,seoung琪李,张陈浩,吉波张普克尔·阿贾雅恩,所有的大米,合格产品迅速罗伯特·史密斯在West Jordan,犹他。

这项研究是由科学研究空军办公室和多学科大学研究计划,中国国家留学基金委,中国国家自然科学的国家重点项目的支持,中国的国家自然科学基金,科技专项基础天津和通用激光系统的主要方案。

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高分辨率图像是可供下载:

//www.ilclawfirm.com/files/2017/06/0623_foam-sem2tem-lg-14wvdo5.jpg
字幕:扫描电子显微镜(左)和透射电子显微镜(右)3-d印刷的石墨烯泡沫的图像。插图(右)是用于确认该材料是石墨烯的选定区域defraction图案。 (伦LI / Rice大学的图像提供)

//www.ilclawfirm.com/files/2017/06/0623_foam-graf-lg-y1gsbh.jpg
字幕:3- d石墨烯泡沫的目的是通过对糖粉和镍粉的混合物闪亮激光产生。激光器被来回移动在2 d图案熔化糖,和镍作为催化剂以刺激石墨烯泡沫的生长。重复该过程以粉末建立3-d的对象的连续层。 (巡视组/ Rice大学的图像提供)

//www.ilclawfirm.com/files/2014/09/0916_gnr-至ur-lg.jpg
标题:詹姆斯·图尔(杰夫fitlow /莱斯大学的照片)

在ACS纳米纸的DOI是:10.1021 / acsnano.7b01987

论文的副本,请访问: //pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b01987

从大米相关的研究报道:

ZAP!石墨烯是细菌坏消息 - 5月22日,2017年
//www.ilclawfirm.com/2017/05/22/zap-graphene-is-bad-news-for-bacteria/

石墨烯的纳米管的混合提升锂金属电池 - 5月18日,2017年 //www.ilclawfirm.com/2017/05/18/graphene-nanotube-hybrid-boosts-lithium-metal-电池/

气体给激光诱导石墨烯超级性能 - 5月15日,2017年
//www.ilclawfirm.com/2017/05/15/gas-gives-laser-induced-graphene-super-properties-2/

游览关于石墨烯的“太空竞赛”国会山作证 - 2017年3月16日
//www.ilclawfirm.com/2017/03/16/tour-testifies-on-capi至l-hill-about-graphene-space-race/

石墨烯泡沫变大和坚韧 - 二月13,2017年
//www.ilclawfirm.com/2017/02/13/graphene-foam-gets-big-和-至ugh/

缺陷是完美的激光诱发石墨烯 - (分解)。 10 2014
//www.ilclawfirm.com/2014/12/10/defects-are-perfect-in-laser-induced-graphene/

此版本可以在网上找到的 news.rice.edu.

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关于玉博伊德

玉博伊德是科学编辑和公共事务的莱斯大学的办公室新闻和媒体关系的副主任。