据外媒报道，滑铁卢大学（University of Waterloo）研究人员利用环保墨水实现了3D打印，释放了石墨烯在汽车、消费电子产品和环境清洁等多个领域的潜力。

图片来源：期刊《Journal of Materials Chemistry A》

这项研究题为《用于3D打印功能导电气凝胶的无添加剂石墨烯基墨水》，相关论文发表在期刊《Journal of Materials Chemistry A》。

石墨烯因其强度、导电性和热性能而闻名，但它通常以粉末形式生产，难以加工，因此限制了它的用途。滑铁卢大学的研究人员通过设计石墨烯纳米片解决了这个问题，创造了世界上第一种全石墨烯墨水，这种墨水可以在水中分散，同时仍保持导电性。

除了用途广泛之外，这种新型墨水还非常环保，因为它不含任何添加剂，而且与其他替代品不同，打印时不需要任何化学溶剂。

滑铁卢大学化学工程系教授Milad Kamkar博士表示：“将石墨材料塑造成复杂的几何形状以用于高级应用一直是一项关键挑战，限制了它们的广泛应用。通过我们提出的方法，我们可以将石墨烯3D打印成任何形状。”

作为一种水基功能性墨水，石墨烯可与3D打印机一起使用，制作智能手表和健身带的传感器，或糖尿病患者的血糖监测仪。

其他潜在应用包括3D打印部件，使车辆更轻，降低油耗，同时提高耐用性，以及过滤器，用于净化甚至淡化水。

石墨烯墨水还可用于电池、印刷电子产品和环境修复，例如利用多孔、超吸水结构清理海洋中的石油泄漏，以及捕获大气中的二氧化碳以帮助最大限度地减少气候变化。

为了设计这些墨水，研究团队（包括卡尔加里大学、不列颠哥伦比亚大学和芬兰阿尔托大学的成员）开发了一种非常适合大规模生产的两步电化学工艺。一个专门设计的步骤，称为插层，涉及将分子插入层状石墨，允许在水中连续生产石墨烯纳米片。

“我们现代技术的进步是以新的环境挑战为代价的，”滑铁卢大学多尺度材料设计实验室（Multiscale Materials Design Lab）主任Kamkar表示。“为了生存和应对这些挑战，我们必须开发比现有材料更有效的新材料。这只能通过控制和微调从分子和纳米级到宏观尺度的多个尺度上的材料特性来实现。”

研究人员的下一步将涉及探索环境修复和二氧化碳捕获技术的高级应用。