如何使得石墨烯保持3D結構？凍起來就好！

材料牛注：石墨烯被稱為“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。但是由于技術限制，它只能在二維平面上操作，這限制了它的商業化應用。最新研究表明，通過應用3D打印技術和普通的冰塊，能夠將石墨烯在三維結構上固定于氣凝膠中。

石墨烯自2004年研發成功之后，一直被各界寄予厚望，它只有頭發的一百萬分之一那么細，強度卻是鋼鐵的300倍。同時，石墨烯也是最好的導電導熱材料之一。這些特性使得石墨烯在幫助加快電腦運行速度，提高電池功率和提高太陽能板效率等方面具有很好的應用前景。但是，眾所周知的是，石墨烯的制備并不容易，在當前的技術條件下，它僅僅能在二維結構進行操作加工，這一特點，限制了石墨烯在電子設備，醫學診斷設備制造和其他工業中的商業化應用。

最近，由布法羅大學的工程師們領導的一支國際研究團隊，成功地解決了以上難題，他們建造了一種新的結構模型，能夠成功地固定石墨烯在三維結構上的形態。2月10號在Small雜志上發布的文章告訴了我們該團隊是如何做到的。

一種簡單做法是首先制備凝膠形態的氧化性石墨烯的懸浮液。然后將其澆注在冷凍模型中制成3D物塊。但是這種做法只對簡單結構有效，商業化應用有限。

另一種做法是使用3D打印技術。科學家們首先將石墨烯與聚合物或者其他增稠劑混合，防止石墨烯在水中瓦解；然后將混合好的石墨烯再與冰水混合，在-25℃的表面溫度下，使用改進過的3D打印機將混合液制成晶格狀立方體，其中氧化性石墨烯在三維空間內懸掛在立方體中。

當上述步驟完成之后，將制備好的晶體放入液氮中，加強氫鍵的結合力。一段時間后再放入凍干機，將固態冰轉化為氣態。最終的結果是，石墨烯氣凝膠能夠在室溫下仍然保持復雜的空間結構。

研究者們下一步計劃研究方向已經明確：如何制造包含多種材料在內的氣凝膠結構。

原文地址：The secret to 3-D graphene? Just freeze it

該論文發表在Small上

感謝材料人素材組曾慶輝供稿