突破!中国の科学者が3Dプリント技術を使ってグラフェンエアロゲルを作製

突破!中国の科学者が3Dプリント技術を使ってグラフェンエアロゲルを作製


グラフェンエアロゲルは、大きな応用可能性を秘めたハイブリッド材料です。つい最近誕生した世界初の 3D プリント スーパーキャパシタはこれで作られました。現在、カンザス州立大学(K-State)が3Dプリント技術を使ってこのスーパーマテリアルを製造する新しい方法を開発したため、このスーパーマテリアルの用途は大幅に拡大されようとしています。

「グラフェンは制御が難しいため、この新しい方法の開発は容易ではありませんでした」と主任研究者のリン・ドン博士は説明する。「そのため、3Dプリント技術を使用する前に、まずグラフェンの高粘度を変化させる必要があります。」



現在、グラフェンエアロゲルを製造する従来の方法は、インクジェットプリンターを使用して室温以上でグラフェンとポリマーまたはシリカの混合物を押し出し、化学的または熱的方法によって後者を除去するというものである。しかし、この層状製造方法には、グラフェンの構造が破壊される可能性、複雑な懸濁構造の製造が困難、完成したエアロゲルの物理的特性が悪いなど、明らかな欠点があります。K-State の新しい技術は、「凝固鋳造」と 3D プリントを組み合わせることでこの問題を解決します。



Antarctic Bear によれば、この方法では実際に酸化グラフェンの懸濁液を水と混ぜ、それを -25°C の表面に 3D プリントします。利点は、水が凍結して、印刷が完了した層を固定し、同時に次の層をスムーズに印刷し続けることができるようにサポートを提供することです。



このアプローチには、グラフェン酸化物が凍結構造上に堆積されると、凍結していない部分が凍結表面を解凍し、層が自由に混ざり合って再凍結できるようになるため、エアロゲル構造の完全性が向上するという利点もあります。これにより水素結合が形成され、エアロゲル構造に影響を与える可能性があります。

さらに、この方法では複雑な構造を持つグラフェンエアロゲルも作成できます。これは、水が凍結して支持体を形成し、酸化グラフェン懸濁液の層状化を可能にするためでもあります。



最後に、水が除去されると、当初の目標であるグラフェンエアロゲルが得られます。現在、プロジェクトチームはこの方法を使用して、密度が (0.5-10) mg/立方センチメートルのエアロゲルを製造しています。高品質であるだけでなく、優れた導電性と高い圧縮性も備えています。今後、研究者らはこの方法をさらに開発し、複数のノズルと複数の材料を使った印刷を実現することを期待しています。

さらに読む:
「もっと軽くして!」最軽量の固体グラフェンエアロゲルも直接3Dプリント可能
「突破!アメリカの科学者がグラフェンインク3Dプリントで超薄型スーパーキャパシタを製造

3ders経由
グラフェン、エアロゲル、研究

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