北航大开发出具有自由形态的块状3D石墨烯机翼模型

成果简介

三维打印已经成为构建具有任意形状和复杂程度的石墨烯智能结构的重要策略。与基于氧化石墨烯的墨水/凝胶/树脂方式相比，激光诱导石墨烯（LIG）在一维和二维结构的便捷和可扩展组装方面具有独到之处，但在构建三维宏观结构时仍面临尺寸和形状的障碍。本文，北京航空航天大学罗斯达 Sida Luo团队在《Adv Sci》期刊发表名为“Laser-Induced Graphene Enabled Additive Manufacturing of Multifunctional 3D Architectures with Freeform Structures”的论文，研究开发了一种全新的基于激光诱导的增材制备（LIG-AM）方案，在不引入额外的粘合剂、模板和催化剂的情况下，形成具有自由形态结构的块状3D石墨烯。

在选择性激光烧结的基础上，LIG-AM创造性地照射聚酰亚胺（PI）粉末床，以逐层触发颗粒烧结和石墨烯转换过程，这对于组装各种类型的石墨烯结构（包括相同截面、可变截面和石墨烯/PI混合结构）是独一无二的。除了探索石墨化和熔融相结合的规律外，LIG-AM的加工效率和组装分辨率也可以通过协同控制发光功率和送粉厚度来平衡。通过进一步研究各种与工艺相关的特性，最终打印出了LIG-AM的飞机机翼模型，全面展示了其可转移的工艺、可混合的结构以及包括力感应、防冰/除冰、微波屏蔽和吸收等多功能性能。

图文导读

图1、LIG-AM工艺的概念和演示

图2、加工机理和结构表征。

图3、加工效率和装配分辨率。

图4、多功能特性和潜在应用。

图5、航空航天应用。

小结

综上所述，本文展示了一种全新的LIG-AM方案，在不引入额外粘合剂、模板和催化剂的情况下，形成具有自由结构的块状3D石墨烯。凭借卓越的加工优势，一系列支持LIG-AM的智能设备/结构，特别是支持LIG-AM-的飞机机翼截面模型，成功打印并展示了其多功能特性，以满足潜在的多场景应用需求。

文献：

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