成會明院士/丘陵今日AFM：3D打印模板定向組裝，制備多尺度石墨烯！

來源: 石墨烯聯盟  
第一作者：Jingzhuo Zhou、Xin Wu
通訊作者：成會明院士、丘陵副教授
通訊單位：清華大學

從納米級構建模塊到塊體組裝出精心設計的多尺度結構，可賦予天然材料許多優(yōu)異的功能與性能。例如，木材具有高強度和韌性、重量輕、可承受載荷或沖擊等性能，可歸功于其獨特的多層蜂窩狀結構和高度定向的纖維素纖維基質；海綿具有網紋板狀網格并含有由蛋白質核心和有機-無機外殼組成的細小針狀物，從而在抑制裂紋擴展的同時實現抗屈曲性能。

圖1. MSGSs的制備工藝及微觀與宏觀尺度結構演示。

文章要點1：在本文中，作者以石墨烯作為模型前驅體，成功制備出具有至少五個不同層次相同結構的多尺度石墨烯結構(MSGSs)。通過3D打印模板定向組裝，可以使用數字光加工(DLP)實現從介觀到宏觀尺度的定制結構。

文章要點2：測試表明，通過仔細的結構設計可賦予MSGSs許多特殊的性能，包括超低密度(≥0.08 mg cm–3)，超高的剛度、及可壓縮性(從95%應變完全恢復)。

文章要點3：此外，通過使用MSGSs作為模板，可以成功地制備出TiO2、Al2O3和石墨烯/MoS2雜化結構。這種3D打印和自組裝技術的結合，表明通過合理設計不同納米材料的多尺度結構進行性能定制的可能性，并且可應用于多個研究領域。

圖2. 具有七個等級可控特性的MSGSs結構。

圖3. MSGSs的模量和彈性可調控能力。

圖4. MSGSs在多個領域的通用性。

參考文獻

Jingzhuo Zhou, Xin Wu, Yan Chen, Chuang Yang, Rui Yang, Junyang Tan, Yilun Liu, Ling Qiu, Hui-Ming Cheng. 3D Printed Template-Directed Assembly of Multiscale Graphene Structures. Adv. Funct. Mater. 2022. DOI: 10.1002/adfm.202105879.