北航大開發出具有自由形態的塊狀3D石墨烯機翼模型

材料分析與應用 發佈 2022-11-30T12:46:51.779788+00:00

本文,北京航空航天大學羅斯達 Sida Luo團隊在《Adv Sci》期刊發表名為「Laser-Induced Graphene Enabled Additive Manufacturing of Multifunctional 3D Architectures with Freeform Structures」的論文,研究開發了一種全新的基於雷射誘導的增材製備方案,在不引入額外的粘合劑、模板和催化劑的情況下,形成具有自由形態結構的塊狀3D石墨烯。

成果簡介

三維列印已經成為構建具有任意形狀和複雜程度的石墨烯智能結構的重要策略。與基於氧化石墨烯的墨水/凝膠/樹脂方式相比,雷射誘導石墨烯(LIG)在一維和二維結構的便捷和可擴展組裝方面具有獨到之處,但在構建三維宏觀結構時仍面臨尺寸和形狀的障礙。本文,北京航空航天大學羅斯達 Sida Luo團隊在《Adv Sci》期刊發表名為「Laser-Induced Graphene Enabled Additive Manufacturing of Multifunctional 3D Architectures with Freeform Structures」的論文,研究開發了一種全新的基於雷射誘導的增材製備(LIG-AM)方案,在不引入額外的粘合劑、模板和催化劑的情況下,形成具有自由形態結構的塊狀3D石墨烯。

在選擇性雷射燒結的基礎上,LIG-AM創造性地照射聚醯亞胺(PI)粉末床,以逐層觸發顆粒燒結和石墨烯轉換過程,這對於組裝各種類型的石墨烯結構(包括相同截面、可變截面和石墨烯/PI混合結構)是獨一無二的。除了探索石墨化和熔融相結合的規律外,LIG-AM的加工效率和組裝解析度也可以通過協同控制發光功率和送粉厚度來平衡。通過進一步研究各種與工藝相關的特性,最終列印出了LIG-AM的飛機機翼模型,全面展示了其可轉移的工藝、可混合的結構以及包括力感應、防冰/除冰、微波屏蔽和吸收等多功能性能。

圖文導讀

圖1、LIG-AM工藝的概念和演示

圖2、加工機理和結構表徵。

圖3、加工效率和裝配解析度。

圖4、多功能特性和潛在應用。

圖5、航空航天應用。

小結

綜上所述,本文展示了一種全新的LIG-AM方案,在不引入額外粘合劑、模板和催化劑的情況下,形成具有自由結構的塊狀3D石墨烯。憑藉卓越的加工優勢,一系列支持LIG-AM的智能設備/結構,特別是支持LIG-AM-的飛機機翼截面模型,成功列印並展示了其多功能特性,以滿足潛在的多場景應用需求。

文獻:

https://doi.org/10.1002/advs.202204990

關鍵字:

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