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 萊斯大學的科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種簡單的方法來產(chǎn)生導電的三維材料，這種材料就是石墨烯泡沫。

石墨烯泡沫粘糊糊的固體的外觀感覺像一個孩子的玩具，但它為能量存儲和靈活的電子傳感器應用提供了新的可能性，萊斯大學化學家James Tour這么描述。

先進材料中所詳述的技術(shù)是Tour實驗室開創(chuàng)性工作的延伸，該實驗室在2014年通過用激光加熱廉價的聚酰亞胺塑料片，第一次制造了激光誘導石墨烯（LIG）。激光在塑料中燒灼，并將頂部轉(zhuǎn)變成二維碳相互連接的薄片，它們?nèi)匀桓街谙掳氩糠植牧仙稀IG可以在室溫下以宏觀模式進行。

他們實驗室將這種技術(shù)擴展到木材、甚至食物上，但迄今為止，純石墨烯的3D對象并不實用。“現(xiàn)在我們已經(jīng)建立了一個原型機器，通過自動連續(xù)分層和激光曝光，將石墨烯泡沫制成3D物體。”在沒有熔爐和催化劑的情況下，我們確實使石墨烯進入了第三維度，并且我們的過程很容易規(guī)模化生產(chǎn)。

萊斯大學的科學家們正在通過一個自動化的過程，來制造三維激光誘導石墨烯（LIG）泡沫，這一過程始于將聚酰亞胺（PI）片的頂層轉(zhuǎn)變成石墨烯（TOP），在頂部（中心）以乙二醇（EG）為粘結(jié)劑堆疊另一層，然后燃燒頂層。π也進入石墨烯（底部）。在必要時重復這個過程以建立三維塊。來源：萊斯大學/Tour Group

新的方法基于層疊對象制造，其中材料層被組裝，然后切割成特定形狀。在這種情況下，底部LIG層仍然附著在聚酰亞胺基底上。第二層用乙二醇涂敷，并在第一層上放置，就像果凍三明治一樣。然后將聚酰亞胺頂部燒成石墨烯，重復該過程，直到三維塊完成。

乙二醇粘結(jié)劑在熱板上蒸發(fā)掉，所有剩余的聚酰亞胺都可以在爐子中除去。這是一個原始的海綿狀碳塊，論文的聯(lián)合首席作者Rice研究生DuyXuanLuong說。Rice實驗室堆疊到五層泡沫，然后在定制的3D打印機上，使用定制的光纖激射系統(tǒng)將三維塊磨成復雜的形狀。

實驗室采用組裝鋰離子電容器的概念，使用3-D LIG作為陽極和陰極。陽極的容量達到了354毫安/每克，接近石墨的理論極限，而陰極的容量超過其他碳材料的平均容量。在970次充放電循環(huán)后，測試電池保留了約70%的容量。

萊斯大學研究生DuyXuanLuong懸掛了一個三維激光誘導石墨烯塊。該實驗室使用工業(yè)激光器在室溫下將廉價的聚酰亞胺塑料轉(zhuǎn)化為石墨烯泡沫，然后將這些薄片結(jié)合在一起產(chǎn)生輕質(zhì)、導電的三維石墨烯。來源：萊斯大學

“這是新一代性能優(yōu)良的鋰離子電容器，它得到了鋰離子電池和電容器混合體的最佳性能。”

然后，研究人員通過20至30納米的孔，將液體聚二甲基硅氧烷注入了一塊3-D LIG材料。這創(chuàng)造了一個更強大，仍然靈活的導電材料，而且這也不改變原來泡沫的形狀。依靠這種材料，他們制作了一個靈活柔軟的傳感器，傳感器準確地記錄了志愿者手腕上的脈搏，他們會進一步校準該裝置以便獲取血壓數(shù)據(jù)。