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《3D打印石墨烯结构》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： chenfang
  • 发布时间：2015-06-16

  • 自2004年单层石墨烯横空出世，其在材料中的应用前途无限。其电导率高，能够储存能量，超强的轻型结构等特点使得其在电子、能源、环境甚至医学中都具有潜在应用前景。西北大学的研究人员找到一种方法能够对纳米石墨烯片进行3D打印，为石墨烯打印支架再生工程在电子和医学领域的应用找到了新机遇。

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  • 《研究人员开发了一种3D打印石墨烯气凝胶新工艺》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2021-04-25
    • AZO于2021年4月15日发布关于石墨烯的内容，文章指出石墨烯在去除水中污染物方面做得很好，但这种神奇的材料尚未成为商业上可行的用途。这种情况可能正在改变。 在最近的一项研究中，布法罗大学(University at Buffalo)的工程师们报告了一种3D打印石墨烯气凝胶的新工艺，他们称该工艺克服了水处理的两个关键障碍——可扩展性和创造出一种足够稳定、可以重复使用的材料版本。 “我们的目标是安全地去除水中的污染物，而不释放出任何有问题的化学残留物，”研究合著者、乌兰巴托大学工程与应用科学学院环境工程助理教授Nirupam Aich博士说。“我们创造的气凝胶在水处理系统中保持其结构，它们可以应用于各种水处理应用。” 这项名为“去除水污染的3D打印石墨烯-生物聚合物气凝胶:一个概念证明”的研究发表在《环境科学:纳米》杂志的新兴研究者系列上。阿维德·马苏德(Arvid Masud)博士是第一作者，他以前是Aich实验室的学生;周驰博士，联合作者，UB工业与系统工程副教授。 气凝胶是一种轻而多孔的固体，它是用气体取代凝胶中的液体而形成的，这样得到的固体与原来的固体大小相同。它们在结构配置上类似于聚苯乙烯泡沫塑料:多孔性强，重量轻，但又强又有弹性。 石墨烯是一种由单质碳组成的纳米材料，它由一层排列在重复六角形晶格中的碳原子组成。 为了创造出合适的石墨烯油墨稠度，研究人员将目光投向了大自然。他们添加了两种仿生聚合物——聚多巴胺(一种合成材料，通常被称为PDA，类似于贻贝的黏附分泌物)和牛血清白蛋白(一种来自奶牛的蛋白质)。 在测试中，重新配置的气凝胶去除了某些重金属，如铅和铬，这些重金属困扰着全国的饮用水系统。它还能去除阳离子亚甲基蓝、阴离子埃文斯蓝等有机染料，以及正己烷、庚烷、甲苯等有机溶剂。 为了证明气凝胶的再利用潜力，研究人员对有机溶剂进行了10次测试。每次都能去除100%的溶剂。研究人员还报告说，气凝胶在第三个循环后捕获亚甲基蓝的能力下降了2-20%。 Aich说，气凝胶也可以按比例放大，因为与纳米薄片不同，气凝胶可以打印更大的尺寸。他说，这消除了以前大规模生产中固有的问题，并使该工艺可用于大型设施，如污水处理厂。他补充说，气凝胶可以从水中去除，并在其他地方重复使用，而且它们不会在水中留下任何残留物。 Aich是UB和匹兹堡大学合作的一部分，由UB化学教授戴安娜·阿加博士领导，寻找方法和工具来降解每氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)，有毒物质如此难以分解，它们被称为“永恒的化学物质”。Aich注意到这与他的3D气凝胶工作的相似之处，他希望这两个项目的结果可以结合在一起，创造出更有效的去除水媒污染物的方法。 “我们不仅可以使用这些气凝胶来包含石墨烯颗粒，还可以使用纳米金属颗粒作为催化剂，”Aich说。“未来的目标是让纳米金属颗粒嵌入到气凝胶的内壁和表面，它们不仅能够降解或摧毁生物污染物，还能降解化学污染物。” Aich、Chi和Masud持有该研究中描述的石墨烯气凝胶的一项正在申请中的专利，他们正在寻找工业合作伙伴将这一工艺商业化。
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  • 《国外3D打印石墨烯材料在交通网络现代化中实现应用》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2020-05-11
    • 石墨烯被誉为是一种超级材料，可以彻底改变从计算到运输领域。根据国外最新消息，这种独特形式的碳材料有望通过促进新数字信号技术的整合来实现铁路运输的现代化。 美国工程公司AECOM最近推出了3D打印的石墨烯灌注结构，该结构在铁路上成拱形。据AECOM称，通过简化数字信号技术的安装，新的“CNCTArch”拱形有可能彻底改变铁路网络。 新颖的铁路拱门高4.5米，由注入石墨烯的聚合物制成。石墨烯材料可作为牙弓的一种增强材料，有助于实现较高的重量强度比。通常，制造此类结构所需的石墨烯数量要比其他应用的数量大得多。 3D打印石墨烯如何革新铁路网络技术？ 据AECOM称，CNCTArch将摆脱将新的数字设备附加到当前基础架构的需求。这种好处可以减少与在铁路运输网络上安装数字系统相关的成本。 这家美国公司表示，在听取了运输客户关于现代化信号系统现代化所需的费用和时间的投诉后开发了CNCTArch。AECOM表示，其工作重点是消除在隧道内设置数字系统的常规螺栓和螺钉方法，该方法需要四班轮换安装。AECOM工程师最终创建了可以连接数字设备的拱门。CNCTArch不需要连接到现有结构，只需要进行一次移位即可设置。拱门可以部署在隧道中，也可以露天部署。 CNCTArch由AECOM与3D打印服务提供商Scaled共同创建。Scaled 3D打印系统由连接到机械臂的挤出机组成。使用这种类型的组件，Scaled打印机能够生成2米和3米宽的单个结构。据该公司称，他们只需使用更大的机械臂就能扩展此功能。Scaled的系统使用粒状原料来制造物品，因为它的打印速度更快。 测试CNCTArch以备将来铁路使用 AECOM已在测试CNCTArch，这是该技术可能商业化的第一步。原型已安装在英国的室外轨道上，该公司已与英国主要的铁路管理组织Network Rail合作对其进行了测试。 CNCTArch只是3D打印如何实现现有运输网络现代化的一个示例。2019年3月，德国、奥地利和意大利的铁路运营商签署了一份谅解备忘录，以在Mobility go Additive网络下进行合作。Mobilitygo Additive网络是一群致力于在各自行业中推进3D打印应用程序的物流和运输公司。 根据该协议，德国的Deutsche Bahn，奥地利的奥地利联邦铁路和意大利的Trenitalia这三个运营商已同意共同确定铁路运输领域中有3D打印应用潜力的领域。该协议的资产之一是“数字备件”仓库，可通过增材制造访问该仓库以制造实际备件。数字仓库已经用于制造近15,000个零件或其他物品。 用于运输领域的石墨烯材料 除了将石墨烯用于铁路网络的现代化之外，还正在研究这种材料在下一代火车、飞机和汽车中的潜在用途。2018年5月，马来西亚国家铁路运营商KTMB宣布完成了使用基于石墨烯的超级电容器在制动过程中捕获能量的柴油机车和火车组; 通常会损失的能量。然后，超级电容器释放其存储的能量以支持加速。该火车设计为以120 km/h（75 mph）的速度运行，具有数字乘客信息系统，可容纳200至220名乘客。火车还具有携带包裹的空间。 2019年12月，欧洲研究财团Graphene Flagship举行了一次会议，其中包括发表有关飞机和汽车中石墨烯增强复合材料的潜在用途的评论论文。根据会议的报告，在商用飞机的机身中石墨烯增强材料的潜在用途似乎具有特别重要的优势。在典型的一天中，飞机从地面进入大气层并回到地面时会经历60摄氏度或更高的温度波动。 飞机还经常受到雷击的袭击，这可能造成毁灭性后果。参加会议的空客代表说，该公司致力于研究与石墨烯有关的材料在航空航天中的应用，因为它们具有承受挑战性条件的潜力。同时，菲亚特·克莱斯勒公司的会议代表说，他们正在研究石墨烯复合材料以生产更安全的车辆。
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