研究者らがレーザー3Dプリントで原子レベルの薄さのグラフェンを作製

研究者らがレーザー3Dプリントで原子レベルの薄さのグラフェンを作製
この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-6-22 16:44 に最後に編集されました。

中国のライス大学と天津大学のナノテクノロジストたちは、レーザー3Dプリントを使用してセンチメートル規模の原子レベルの薄さのグラフェン物体を作成しており、この研究は工業規模のグラフェンの製造に役立つ可能性があります。


グラフェンは材料科学者にとって非常に興味深いテーマです。これは、非常に強度が高いだけでなく導電性もあるため、ナノエレクトロニクスから骨インプラントまで幅広い用途に使用できるからです。この研究にとって最大の課題は、適切な 3D グラフェンを定量化することです。最も有用な材料となるには大量のグラフェンが必要であり、これまで科学者はグラフェンを効率的に製造する方法がなかった。

ライス大学と中国の天津大学のナノテクノロジー専門家チームは最近、非グラフェン原料から大量のグラフェンを簡単に製造できるようになる可能性のある研究プロジェクトで、レーザー3Dプリントを使用してセンチメートル規模の原子レベルの薄さのグラフェン物体を作成した。この研究プロジェクトでは、ライス大学の化学者ジェームズ・ツアーの研究室が天津のナイキン・ジャオの研究室と協力し、一般的な3Dプリント技術を採用した。グラフェンフォームの指先ブロックは、室温で実行される技術を使用して製造されました。型は不要で、原材料は粉砂糖とニッケル粉のみ。


「このシンプルで効果的な方法は、冷間プレス金型や高温CVD処理を必要としません」と、天津研究室の元学生で現在は天津で博士研究員を務める共著者のジュンウェイ・シャ氏は述べた。「この方法を使用すれば、3Dプリントされた鉄筋グラフェンなどの特定のタイプのグラフェンフォームを製造できるはずです。また、前駆体粉末を変更することで窒素や硫黄をドープしたグラフェンフォームを準備することもできます」とシャ氏は付け加えた。

研究者らは、レーザー焼結3Dプリンターで使用されるものと同じタイプの二酸化炭素レーザーを使用してグラフェンブロックを製造した。レーザーを砂糖とニッケル粉末に照射すると、砂糖が溶けてニッケルが触媒として働きます。混合物が冷却されると、大きな細孔を持つ低密度グラフェンが形成されます (これらの細孔は材料の体積の 99 パーセントを占めます)。その後、研究者らは最大のグラフェン生成時間とレーザー出力を見つけようとし、レーザー照射プロセスを何度も繰り返した。

研究者たちはパラメータの効果的な組み合わせを特定し、その技術がさまざまな分野で幅広く活用できると考えています。 「私たちの方法を使って作られた3Dグラフェンフォームは、エネルギー貯蔵、減衰、吸音など、3Dカーボン材料の迅速な試作と製造を必要とする用途に有望である」とライス大学の大学院生、イールン・リー氏は語った。

この研究論文はアメリカ化学会の学術誌「ACS Nano」に掲載された。他の共著者には、ユタ州ウェストジョーダンの Rodrigo Villegas Salvatierra、Tuo Wang、Pei Dong、Yongsung Ji、Seoung-Ki Lee、Chenhao Zhang、Jibo Zhang、Pulickel Ajayan、Robert Smith が含まれます。 「この研究は世界初です」とトゥール氏は言う。「私たちは、グラフェン以外の原材料から3Dグラフェンフォームを作る方法を示しました。この方法は、気孔サイズを制御しながら3D印刷アプリケーション用のグラフェンフォームに拡張するのに適しています。」


出典: OFweek 中国ハイテクポータル 詳細:
細菌と酸化グラフェンを混ぜると、実際にグラフェンが3Dプリントされる 中国と英国の大学がグラフェンベースの3Dプリントエネルギー貯蔵デバイスの研究で協力
グラフェン、レーザー

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