FAMU-FSU學院已經開發了基于石墨烯結構的三維參數集打印的復合材料。

　　經過一系列測試后，研究小組發現，盡管諸如印刷壓力和噴嘴直徑等因素影響了復合材料的性能，但在特定速度下，其顆粒仍可垂直排列。利用這些參數作為指導，科學家們生產出了具有增強的強度和導電性的材料，從而使其成為軍事應用（例如3D打印散熱器或屏蔽板）的理想選擇。

　　們發現各種各樣的基體填料組合可以使印刷材料具有多種用途。” “通過微調它們的加工方式，我們可以建議一些準則，以大限度地提高復合材料的有效性和性能。”

　　研究人員認為，他們的方法可以產生新一代的復合材料。

　　復合材料在3D打印中的使用非常廣泛，并且有太多的基質填充物組合可用，因此用戶經?？梢远ㄖ扑鼈円詽M足其應用程序的特定需求。同樣，由于石墨烯納米片（GNP）的佳熱和電性能以及理想的工作長寬比，它們可能非常適合該角色。

　　同時，環氧樹脂以其柔韌性和易于加工而著稱，這使其可以完美地與GNP結合形成熱界面材料。但是，此類復合材料的性能將取決于各種因素，例如用于制造它們的油墨的流變學及其濃度，尚未完全了解的面積。

　　先前的研究表明，使用直接墨水書寫（DIW）進行3D打印GNP加載的材料時，會在其填充物上產生剪切力，從而使它們的顆粒與打印方向對齊。這種情況的確切發生方式及其對電導率的影響仍然是一個謎，因此，該團隊試圖量化該過程的確切機理。

　　“我們的目標是3D打印輕質導電復合材料，并研究打印條件對顆粒取向和終復合材料性能的影響，” 研究人員解釋說。“環氧樹脂和石墨烯納米片的組合在美國空軍的幾種應用中引起關注。”

　　研究人員使用其基于石墨烯的復合材料將其3D打印為錐形，以用作流體實驗室中的遮罩。

　　為了制造佳的石墨烯結構，研究小組開發了一種新型墨水，其中包含的GNP濃度從7％到18％不等。然后將自定義材料加載到nScrypt 3Dn-300系統中，并使用不同的速度和壓力進行沉積，以生成大可能的數據集。

　　一旦將復合材料印刷并固化成樣品，就可以使用X射線和顯微鏡方法測量其電阻。有趣的是，結果表明，GNP含量高于13％的油墨顯示出增加的剪切稀化性，從而產生具有增強的強度和導電性的樣品。

　　同樣，科學家發現，將打印速度從5 mm / s增加到40mm / s會引起更大的剪切力，并導致材料的顆粒在打印方向上會聚。實際上，效果是如此之深，以至于與注入GNP的注塑零件相比，該團隊的樣品導電性高達619 s / cm。

　　總體而言，研究人員認為，他們的參數集代表了一種控制粒子取向的經濟有效的方法，可以產生新型的聚合物納米復合材料。而且，鑒于美國空軍研究實驗室的科學家對該研究做出了貢獻，這種材料還可以找到終用途的軍事應用，例如耐腐蝕涂層甚至是屏蔽層。

　　石墨烯固有的電傳輸特性使其非常適合3D打印電子設備，許多研究人員已經研究了其在這一領域的潛力。

　　諾丁漢大學的科學家于2020年11月將石墨烯制成多層，在增材制造電子產品方面取得了突破。這種新工藝產生的材料可用作制造增強型添加劑半導體的基礎。

　　另一方面，美國研究人員已選擇利用Aerosol Jet Printing（AJP）技術來制造電子食品檢測傳感器。使用基于石墨烯的墨水，該團隊能夠將叉指狀電極3D打印到聚合物基體上，形成可用于食品加工設施的設備。

　　在其他地方，南加州大學（USC）的一個團隊利用石墨烯的力量3D打印了一套新穎的自感應裝甲。盡管到目前為止，科學家們僅使用LEGO雕像進行了測試，但他們相信，將來它可以在軍事應用中部署。

　　研究人員的發現在其題為“ 3D導電石墨結構的可印刷性和性能”的論文中進行了詳細介紹。