绝对的重大突破！西北大学研发出新型3D打印用石墨烯墨水

几个月之前，南极熊小编曾报道过一支西北大学的科学家团队在3D打印石墨烯结构的可能性研究上取得了重大突破。而现在，这支由Ramille Shah领导的团队已经研发出了一种3D打印用石墨烯墨水，使用它3D打印出的物体拉伸度高达数厘米。墨水含有60%的石墨烯，它们占据了其整体重量的75%。

石墨烯材料可谓3D打印领域的圣杯，它是一种以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积构成2D碳结构。这意味着它能够以任意尺寸被制作成任意形状。而它的性能则更加有趣：不仅重量轻，具有柔韧性，而且非常坚硬（比钢铁强100倍）。它还具有超高的导热率和极低的电阻率，并且可与人体的细胞组织相容。总之，它对各种技术与医疗应用来说都是绝佳的材料。


这种石墨烯墨水比之前的任何3D可打印材料都含有更多的石墨烯成分。这意味着石墨烯的电子与机械性能可以立即发挥作用。而且，墨水其它部分含有的生物相容性可降解聚酯（PLG）令其具有相当的柔韧性，并且能够安全用于医疗领域。

“石墨烯的3D打印已经被尝试过。不过那通常仅仅是一种石墨烯含量低于20%的高分子复合材料，”团队负责人，来自McCormick工程学院材料科学与工程学系的助理教授Ramille Shah在她学校的网站中写道。这就意味着这些所谓的“石墨烯”材料并不能复制石墨烯的性质，它们仍然脆弱并且易碎。而新型墨水的石墨烯含量尽管也只有60-70%，不过这个数字已经足以让它具备所有的石墨烯性质了。

“它是一种液体墨水，”Shah解释说，“当被挤出后，系统中的一种溶剂便会立即蒸发掉，造成结构的瞬间固化。其它溶剂的存在和它们与特殊聚合物粘合剂的反应也对最终的柔韧性和其它性质有着重要的贡献。因为它能够保持形状，所以我们可以构建更大的，更确定的物体。”这种墨水已经在最近的ACS Nano上被详细描述，标题为“应用于电子与生物医学的高浓度石墨烯支架的3D打印”。

据南极熊小编的了解，到目前为止，这种应用了石墨烯3D打印支架的生物医学实验非常成功。作为一种测试，Shah的团队将一些石墨烯支架植入了干细胞，得到了极好的效果。细胞不仅活了下来，而且可以分裂增殖，甚至转化成神经细胞。“整个过程不含有任何额外的生长因素或通常用于促使细胞分化的引导信号，”Shah表示，“能够仅仅使用一种材料而不需要混合其它更复杂或更昂贵的介质将会是最理想的情况。”

团队还设想了传感器、植入物和其它种类的结构。“细胞生来就能导电，尤其是神经细胞。所以如果处于可以传到信号的基质上，它们就能在更长的距离上互相交流。”Shah表示。新型墨水的秘密就在于石墨烯被嵌入到了微小的片状结构。这使得墨水具有高粘稠性，但是挤出动作重组了所有的片状结构，从而创造出了具有石墨烯特性的单一线材。使用该线材可以以40mm/s的速度，在100微米的分辨率下实现3D打印。此外，材料的弹性还可以通过改变石墨烯和高分子聚合物的配比得到调整。
via 3ders