近日，韓國電工研究所(KERI)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)完全使用石墨烯成功地3D打印出了一個(gè)納米結(jié)構(gòu)， 該研究成果發(fā)表在2014年11月出版的《Advanced Materials》上，研究人員使用拉伸的油墨彎液面制作出3D結(jié)構(gòu)的還原氧化石墨烯(RGO)納米線。顯然，與大多數(shù)使用線材或粉末做材料的3D打印方法不同，KERI的方法更加精細(xì)。“這種方法(指拉伸油墨彎液面法)使我們能夠?qū)崿F(xiàn)比噴嘴孔徑更精細(xì)的打印結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的制造。”該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Seung Kwon Seol教授稱。

在研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文中描述了Seol教授的研究小組如何利用彎液面作為一種更新穎的方法來實(shí)現(xiàn)納米級3D打印。首先，科學(xué)家在室溫下使用微量吸管在其前端形成彎液面，隨后在上面生長出石墨烯氧化物(GO)線。該導(dǎo)線然后通過熱或化學(xué)處理(用肼)削減。隨著熔劑迅速蒸發(fā)，微量吸管拉動(dòng)石墨烯氧化物(GO)沉積，從而實(shí)現(xiàn)GO線的生長。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。它在室溫下傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快，可用來制造透明觸控屏幕、光板，甚至太陽能電池。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。

石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

之前，市場上出現(xiàn)了石墨烯增強(qiáng)型的3D打印復(fù)合線材，但它其實(shí)有一些問題，在復(fù)合材料中加入石墨烯確實(shí)會提升塑料屬性，但是塑料材料同時(shí)會惡化石墨的固有性質(zhì)。此外，傳統(tǒng)的FDM打印方法根本不可能實(shí)現(xiàn)在納米級別打印3D對象。

顯而易見，使用石墨烯材料的3D納米打印技術(shù)的出現(xiàn)將為各種理論上存在的“科幻產(chǎn)品”問世打開大門，比如納米機(jī)械、納米機(jī)器人等。