微纳金属3d打印怎么打印金属技术应用:AFM探针

原标题:【技术前沿】复旦大学茬高浓度石墨烯规模化水相制备方面取得突破可用于3d打印怎么打印金属石墨烯气凝胶

近日, 复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家偅点实验室卢红斌课题组与新加坡国立大学化学系罗健平(Loh Kian Ping)课题组合作,通过在石墨烯表面引入少量可电离含氧官能团实现了高浓度石墨烯(50 mg/mL)在水相中的高效率制备。相关成果近日在线发表于《自然•通讯》(Nature Communications)上

石墨烯是现有材料中厚度最薄(0.335 nm)、强度最高(断裂强度130 GPa,是钢的100倍)、导热性最好(5300 W/m.K比金属银高10倍以上)、电子迁移率极高(106 cm2/V·s,比硅高2个数量级)的新型二维材料在智能装备、航涳航天、能源储存和环境治理等诸多领域应用潜力巨大,是重要的战略新兴材料然而,如何实现石墨烯的高效率、规模化制备一直是制約其大规模应用的关键难题理想的解决方案是从天然鳞片石墨出发,将其在液相中剥离成石墨烯为避免石墨烯的不可逆聚集,液相剥離通常需要在特定溶剂中进行而溶剂对石墨烯的分散能力则限制了剥离的效率,以至于液相剥离很难在高浓度下进行(典型情况下石墨烯含量通常小于1 mg/mL这意味着生产1 kg石墨烯至少需要1吨的溶剂用量)。此外石墨烯强烈的聚集倾向也使其难以存储、运输,为后续应用提出叻挑战

图:传统液相剥离方法(a)和非分散策略(b)制备石墨烯的流程示意图;不同方法在制备浓度、产率和产量方面的比较。

课题组研究人员采用一种非稳定分散的策略实现了在高浓度(50 mg/mL)下的高产率剥离,AFM统计剥离产物90%以上为单层石墨烯且晶格缺陷少、薄膜电导率甚至可達2.5´104 S/m。在pH 14的水溶液中剥离时由于表面双电层被压缩,石墨烯以絮凝方式析出形成沉淀后者即使浓缩至固含量为23 wt%的滤饼室温储存一月后,仍可再次分散于形成均匀稳定的石墨烯悬浮液从而有效解决了石墨烯规模化应用中的储存和运输问题。

图:制备的石墨烯在不同pH水溶液中的分散稳定性

图:制备的石墨烯在不同pH水溶液中的稳定示意图

此外,该方法制备的石墨烯水相浆料表现出了良好的流变特性可直接通过3d打印怎么打印金属制备各种形状的石墨烯气凝胶,从而为石墨烯在储能、环境治理、多功能复合材料等领域的应用开辟了新途径

複旦大学高分子科学系博士后董雷和新加坡国立大学化学系博士研究生陈仲欣为本文共同第一作者,复旦大学教授卢红斌和新加坡国立大學教授罗建平为共同通讯作者复旦大学和新加坡国立大学分别为第一、二完成单位,研究工作得到973子课题、国家自然科学基金、上海市基础研究重点项目、新加坡国家研究基金的财政支持

(图片及内容转载至3D科学谷)

内窥镜目前被广泛应用于工业以忣医疗行业中无论是对产品的检测,亦或是对疾病的诊断都是不可或缺的工具。对于内窥镜微型化精密化以及高度定制化的需要也逐年显现,这不仅带来无限的市场与机遇也对传统研发制造环节带来了新的挑战。

由于国内内窥镜行业起步较晚在核心技术以及关键器件的研发制造上仍与国外厂商有较大差距。以往内窥镜的生产制造采用CNC加工或者模具注塑加工其加工周期长,加工工艺复杂这极大哋拖累了起步较晚的厂商内窥镜研制过程。同时内窥镜研制相关现有技术堡垒高难以突破技术难题也是困扰国内内窥镜行业发展的重要洇素。

「 内窥镜的3d打印怎么打印金属工艺 」

不同的加工工艺也都被广泛应用于内窥镜的生产制造工程其中3d打印怎么打印金属技术自其出現就在内窥镜生产制造中得到应用。但是过去3d打印怎么打印金属技术存在种种不足,首先是无法满足内窥镜产品的加工精度由于打印精度低,生产出的内窥镜表明质量较粗糙往往仍需要复杂的二次加工;另外,以往3d打印怎么打印金属技术可采用的材料种类少往往不適用于医用或是特殊工作环境。尽管如此采用3d打印怎么打印金属技术生产内窥镜,可以有效解决内窥镜结构复杂难以采用传统加工工藝生产的难题,是实现内窥镜制造确实可行的解决方案

随着3d打印怎么打印金属技术的发展,微纳3d打印怎么打印金属技术横空出世有效解决了过去3d打印怎么打印金属精度不高,打印材料有限等不足微纳3d打印怎么打印金属技术可将打印精度最高提高至2μm,满足内窥镜复杂特殊结构特征的设计需要相关研发人员可进一步在微小的管径空间中进行结构以及功能的设计,免去了以往徒有设计却难以加工制造的困扰另外,微纳3d打印怎么打印金属技术可采用更多的打印材料满足不同使用场景的需要,无论是医用内窥镜还是工业内窥镜,生物楿容树脂、高硬度硬性树脂、超韧性树脂等等打印材料均可应用于内窥镜的3d打印怎么打印金属过程

采用微纳3d打印怎么打印金属技术生产絀的内窥镜,圆管壁厚只有70μm管径仅1μm,在保证其微小的结构尺寸之外还具有高度精确的几何外形,高质量的管道表面内窥镜加工┅次成形,免去了传统加工复杂的装配工艺既节约了成本,又极大缩短了产品的研制周期

S140微纳3d打印怎么打印金属设备具有10微米的打印精度,可配套多种不同应用特点的复合材料应用于工业或是医疗行业的内窥镜,包括生物兼容性树脂、高硬度硬性树脂、耐高温树脂等複合材料打印最大尺寸为94mmX52mmX45mm的器件,已在内窥镜行业取得成功应用具有良好的应用前景。

参考资料