SLA實現打印復雜結構的石墨烯氧化物

材料牛注：超強、超輕、堅固耐用，神奇的石墨烯常被人們譽為未來的材料。熱傳導和電傳導具有很高的效能，在電子制造領域有極大地潛能，像OLED、電池、晶體管和感光元件等，石墨烯將能夠應用在非常多的領域內。SLA成功打印了復雜結構的石墨烯氧化物。

在一個被大多數行業媒體忽視的有趣的研究中，來自堪薩斯州立大學、紐約州立大學布法羅分校和普渡大學的研究人員,首次利用SLA技術打印出了復雜結構的石墨烯氧化物。

在3D打印技術的探索中，石墨烯被認為是一個備受矚目的領域。它包括熱塑性纖維擠壓(FDM/FFF)和塑料粉末激光燒結(SLS)。現在看來，石墨烯對于光聚合技術或者改善樹脂材料的質量都是有益的。

聚合物基納米復合材料的性能受聚合物基質中納米填料的分布、濃度、幾何結構和性能的影響，因此，隨著聚合物復合材料中碳納米材料(如石墨烯或碳納米管)的濃度增加，材料往往會具有更高的強度和更大的脆性。

由以下方法制得的復合材料具有良好的結合強度和延展性的組合性能。把0.2%的石墨烯氧化物添加到EnvisionTEC生產的Pic100澆注樹脂材料中，復合材料的抗拉強度提高了62.2%，延伸率增加了12.8%。為了使石墨烯氧化物顆粒在聚合物基質中達到理想的分布狀態，研究員使用了溶液插層法，因而在添加聚合物樹脂前，石墨烯就已經分散在溶劑中了。3D印刷過程是由底向上，以掩模投影為基礎的立體光刻(MPSL)，也就是商業領域俗稱的數字光處理立體平版印刷。

這種自底向上的方法在3D打印納米復合材料過程中具有顯著優勢。3D打印過程中中能夠得到一個足夠小的層厚度，這樣可以補償由于納米顆粒的衍射指數增加所降低的固化深度。由于容器的深度與高度無需保持比例關系，考慮到測試多種納米材料濃度并且避免污染和浪費材料，可以使用淺的容器來減少所需的液體樹脂以及納米顆粒。此外，先固化層和聚合物容器之間熔化的聚合物對容器實現了重新涂覆，因此無需另外的步驟來平整容器表面，從而加快了制造速度。

透射電子顯微鏡(TEM)結果表明，石墨烯氧化物在聚合物截面上隨機排列。通過抗拉強度和彈性模量(應力和應變)研究3D打印結構的的強化機制過程中，研究人員發現，3D打印納米復合材料延性的增強與石墨烯氧化物增強體結晶度的增加息息相關。石墨烯復合材料的商業應用目前尚未明晰，但石墨烯和立體平版印刷系統的低成本表現出巨大的潛力。

原文鏈接：Photopolymer-Graphene Oxide Composite 3D Printed by Stereolithography Shows Promise

本文由材料人編輯部楊樹提供素材，武俊生編譯，薛文嘉審核，點我加入材料人編輯部。

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