成会明院士/丘陵今日AFM：3D打印模板定向组装，制备多尺度石墨烯！

来源: 石墨烯联盟  
第一作者：Jingzhuo Zhou、Xin Wu
通讯作者：成会明院士、丘陵副教授
通讯单位：清华大学

从纳米级构建模块到块体组装出精心设计的多尺度结构，可赋予天然材料许多优异的功能与性能。例如，木材具有高强度和韧性、重量轻、可承受载荷或冲击等性能，可归功于其独特的多层蜂窝状结构和高度定向的纤维素纤维基质；海绵具有网纹板状网格并含有由蛋白质核心和有机-无机外壳组成的细小针状物，从而在抑制裂纹扩展的同时实现抗屈曲性能。

图1. MSGSs的制备工艺及微观与宏观尺度结构演示。

文章要点1：在本文中，作者以石墨烯作为模型前驱体，成功制备出具有至少五个不同层次相同结构的多尺度石墨烯结构(MSGSs)。通过3D打印模板定向组装，可以使用数字光加工(DLP)实现从介观到宏观尺度的定制结构。

文章要点2：测试表明，通过仔细的结构设计可赋予MSGSs许多特殊的性能，包括超低密度(≥0.08 mg cm–3)，超高的刚度、及可压缩性(从95%应变完全恢复)。

文章要点3：此外，通过使用MSGSs作为模板，可以成功地制备出TiO2、Al2O3和石墨烯/MoS2杂化结构。这种3D打印和自组装技术的结合，表明通过合理设计不同纳米材料的多尺度结构进行性能定制的可能性，并且可应用于多个研究领域。

图2. 具有七个等级可控特性的MSGSs结构。

图3. MSGSs的模量和弹性可调控能力。

图4. MSGSs在多个领域的通用性。

参考文献

Jingzhuo Zhou, Xin Wu, Yan Chen, Chuang Yang, Rui Yang, Junyang Tan, Yilun Liu, Ling Qiu, Hui-Ming Cheng. 3D Printed Template-Directed Assembly of Multiscale Graphene Structures. Adv. Funct. Mater. 2022. DOI: 10.1002/adfm.202105879.