分析气凝胶的打印探测器市场

 在航空航天业应用最多是引擎部件3D打印,不过近日,NASA哥达德空间飞行中心的研究人员们表示,石墨烯气凝胶喷射技术可能将运用于创建3D打印探测器组件。

  

此外,该技术也可用于制造太空飞船上的天线及其他硬件。将所有的电子元件装置在电路板上,如果能用3D打印直接完成的话,会比传统工艺便利很多。 目前哥达德空间飞行中心正在研究石墨烯气凝胶喷射技术是否具备制造探测器装配的潜力。
      

这些3D打印出来的装配用传统制造工艺往往无法完成,并且制造时间更短,最少只需1-2天便能完成,更重要的是,它们可以被制造成任意形状。由于太空飞船上的仪器非常精密,很多都是以微米为宽度单位,如果可以用到气凝胶喷射技术,将会重新定义精密电路板装配的制造方式,并且进一步提高它们的性能及稳定性。
    

制造石墨烯气凝胶的常规方法是用喷墨打印机在室温或以上的温度下挤出石墨烯与聚合物或二氧化硅的混合物,然后再将后者用化学或加热法去除。不过这种层叠式制造法有着明显的缺点,比如有可能破坏石墨烯的结构,很难制造出悬浮式复杂结构,以及成品气凝胶物理性能较差等,而K-State的这种新技术则通过将“凝固铸造”与3D打印相结合解决了这个问题。
       

据南极熊了解,这种方法实际上将石墨烯氧化悬浮物与水混合,然后在-25℃的环境下将其3D打印到一个表面上。它的好处就是水会结冰,将完成的打印层固定住,同时起到支持作用,令下一层得以继续顺利打印。
      

这种方法还有一个优点,就是能提高气凝胶结构的完整性,因为当石墨烯氧化物沉积到到冷冻结构上时,没有冻住的部分会解冻已经冻住的表面,令层与层之间自由混合并重新结冰 — 这会形成氢键,而它可以对气凝胶结构产生影响。
此外,使用这种方法还能创造出具有复杂结构的石墨烯气凝胶。这同样是因为水会结冰,形成支撑,从而实现石墨烯氧化悬浮物的层积。
       

最后,只要将水分去除,就得到了最初的目标 — 石墨烯气凝胶。目前,项目团队已经用这种方法制造出了密度(0.5-10)毫克/立方厘米的气凝胶。它不但质量高,而且表现出了良好的导电性和高压缩性。未来,研究人员还会进一步开发这种方法,希望能实现用多喷嘴和多材料的打印。

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