現(xiàn)在，市面上的3D打印資料以塑料、金屬、陶瓷和生物資料為主。石墨烯（Graphene），作為一種由碳原子以sp2雜化方法構(gòu)成的蜂窩狀二維資料，被認(rèn)為是“神奇的資料”。它在3D打印范疇的使用又有那些呢？

石墨烯（a）vs. 石墨（b）

    說(shuō)起石墨烯3D打印技能，不得不提的是2013年建立的Graphene 3D Lab公司，短短幾年該公司就已開發(fā)出導(dǎo)電石墨烯3D打印線材及相關(guān)產(chǎn)品，順利上市并收買其母公司Graphene Laboratories在外發(fā)行的所有股份。該公司的成功，顯示出了石墨烯3D打印范疇的市場(chǎng)遠(yuǎn)景。

    Graphene 3D Lab公司開發(fā)的導(dǎo)電石墨烯3D打印線材及相關(guān)產(chǎn)品

    石墨烯自身的優(yōu)勢(shì)便是質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好。而石墨烯3D打印現(xiàn)在主流采用的是擠出式3D打印（extrusion-based 3D printing）技能，其核心與要害正是打印過程中所用的漿料（或線材），這需求先將石墨烯及其衍生物（氧化石墨烯等）渙散于合適的高粘度高分子資料或其他溶劑中構(gòu)成漿料再3D打印成所需三維結(jié)構(gòu)，待打印結(jié)束后，通過后處理方法（如退火等）進(jìn)步石墨烯的復(fù)原程度及純度。值得注意的是，上述3D打印過程獲取的往往是石墨烯基復(fù)合資料，而添加劑會(huì)較大程度的影響石墨烯的功能（如機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性等），因此漿料（或線材）的配制計(jì)劃需求奇妙拿捏，這個(gè)配制及打印出來(lái)的結(jié)構(gòu)在不同范疇通常也有著不同的要求，下面針對(duì)幾個(gè)不同的使用范疇舉例說(shuō)明。

    機(jī)械強(qiáng)度方面

（a）用于抗拉測(cè)驗(yàn)的3D打印的石墨烯結(jié)構(gòu)樣品；（b）3D打印的石墨烯微晶格氣凝膠

    提到高強(qiáng)度，不得不提到前段時(shí)間比較熱門的麻省理工學(xué)院Markus Buehler團(tuán)隊(duì)的研究成果。該團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)仿真模型對(duì)石墨烯的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真制造，并在假設(shè)沒有缺陷的情況下對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行了分析，成果顯示該結(jié)構(gòu)的極限拉伸強(qiáng)度（2.7GPa）比一般鋼鐵高10倍。此外，使用3D打印制備的石墨烯三維結(jié)構(gòu)（如圖3a所示）還進(jìn)一步體現(xiàn)了三維結(jié)構(gòu)及石墨烯資料的優(yōu)勢(shì)。雖然該打印的螺旋二十四面體（Gyroid）結(jié)構(gòu)的體積是實(shí)際體積的21個(gè)數(shù)量級(jí)之大，但在必定程度上仍印證了石墨烯在該范疇的遠(yuǎn)景。

    美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Marcus A. Worsley團(tuán)隊(duì)也使用3D打印技能獲得了石墨烯微晶格氣凝膠（如圖3b所示）。該打印的漿料是將氧化石墨烯超聲渙散于水中，再混入增強(qiáng)劑（如氣相二氧化硅等）獲得，3D打印結(jié)束后于氮?dú)庵懈邷兀?050℃）退火處理進(jìn)行熱復(fù)原，再使用化學(xué)溶劑刻蝕掉二氧化硅等物質(zhì)，從而獲得純石墨烯微晶格氣凝膠。將該結(jié)構(gòu)與一般塊體石墨烯的機(jī)械功能測(cè)驗(yàn)比照，成果表明3D打印的石墨烯更具優(yōu)勢(shì)，其楊氏模量值高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。