眾所周知，3D打印技術(shù)想要更好的發(fā)展，解決3d打印材料問(wèn)題是個(gè)重要關(guān)鍵，石墨烯作為當(dāng)今最火的新材料之一，它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料，如果能夠3D打印那就太完美了?？蒲腥藛T已經(jīng)找到多種的方法將石墨烯基材料制成具有不同宏觀形態(tài)的材料，如石墨烯薄膜、石墨烯纖維、石墨烯納米、石墨烯氣凝膠、石墨烯高密度多孔宏觀體等，并努力開(kāi)發(fā)其在各領(lǐng)域中的用途，但這些方法大都需要精心設(shè)計(jì)的復(fù)雜的制備工藝或苛刻的實(shí)驗(yàn)條件，并且進(jìn)一步加工成型較為困難。因此，人們希望找到一種便于直接加工成型，同時(shí)合成簡(jiǎn)便的石墨烯基材料。

圖1 GOP材料的宏觀、微觀形態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)示意圖

北京理工大學(xué)曲良體老師的研究團(tuán)隊(duì)近日?qǐng)?bào)道了一種以氧化石墨烯-聚苯胺（GO-PANI，GOP）為主要成分的石墨烯基復(fù)合材料。這種GOP材料呈油灰狀，具有極強(qiáng)的塑性和一定的流動(dòng)性，可輕易加工成任意形狀，如通過(guò)模具擠壓可獲得精美的圖案，甚至可用家用面條機(jī)制成黑色的“面條”（圖2）。GOP材料的合成條件溫和，過(guò)程非常簡(jiǎn)單：將氧化石墨烯水溶液與苯胺以一定比例混合，在常溫常壓下攪拌一段時(shí)間，倒掉多余的水即可得到GOP材料。

圖2 GOP材料的擠壓、注射成型示例

GOP材料的這種高度可加工性大大擴(kuò)展了其應(yīng)用形態(tài)。例如，GOP材料可以流經(jīng)細(xì)針頭得到較細(xì)的纖維，據(jù)了解可以適用于熔融層積型（FDM）3D打印技術(shù)。

同時(shí)，GOP材料也易于實(shí)現(xiàn)平面圖案化。調(diào)節(jié)其合成過(guò)程中氧化石墨烯與苯胺的用量比例，可以使得到的GOP材料具有合乎要求的流動(dòng)性。適當(dāng)降低苯胺用量，可使GOP材料具有類(lèi)似油墨的狀態(tài)，然后利用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，可在基底上得到GOP材料形成的圖案（圖3）。

圖3絲網(wǎng)印刷技術(shù)用于GOP材料的圖案化

圖4激光直寫(xiě)技術(shù)用于GOP材料的圖案化

另外，將GOP材料均勻涂布于基底上，采用無(wú)需掩模的激光直寫(xiě)技術(shù)，也可有效地實(shí)現(xiàn)GOP材料的圖案化（圖4）。這種易于圖案化的性質(zhì)使GOP材料有望應(yīng)用于電子器件，而由于基底選擇的多樣性，GOP材料也能用于制作包括柔性器件在內(nèi)的新型電子器件。文中，研究者用氫碘酸將GOP中的氧化石墨烯還原為石墨烯（rGO），產(chǎn)物導(dǎo)電性良好，電導(dǎo)率達(dá)182 S·cm-1。事先在薄膜上制成的GOP指狀交叉圖形（圖3），在還原后具有超級(jí)電容器的性能。測(cè)試結(jié)果表明，在8.4mA·cm-2的電流密度下，這一平面器件的比電容為41.6mF·cm-2。

為實(shí)現(xiàn)GOP材料的進(jìn)一步功能化，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，研究者嘗試了在GOP材料中加入磁性Fe3O4納米顆粒，可以使其在磁場(chǎng)作用下沿一定軌道運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)GOP材料還能與其他材料進(jìn)一步復(fù)合，從而具有更多有趣而有用的性能。由于合成簡(jiǎn)便，加工工藝成熟，功能可擴(kuò)展性良好，GOP材料這一石墨烯基材料在未來(lái)石墨烯的應(yīng)用市場(chǎng)中或可占據(jù)一席之地。

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