麻省理工大学团队近日完成了一项研究测试，他们将石墨烯压缩和融化后，利用多材料3D打印机创造出一种密度仅为不锈钢的5%、强度高出不锈钢10倍的新材料。除材料本身之外，3D打印的结构也提供了很高的强度，因此当这种结构用在其他材料上时，也会形成较高的强度。

 

3D打印石墨烯：强度高出不锈钢10倍

 

石墨烯：一种超高强度的材料

 

用2D材料制造3D结构的挑战在于，生产方法的改变往往会导致材料的原子结构(其能量的来源)发生改变。比如，3D打印中的熔化和冷却过程。目前，石墨烯已经普遍用于制造增强型材料，比如专门的石墨烯TPU或PLA，这种材料具有非常潜力的应用前景。

 

针对轻质三维石墨烯装配的力学和设计的研究，麻省理工学院提出了一种可能的石墨烯几何结构“gyroid(螺旋)”，保证其原子结构打印后不发生改变。

 

螺旋结构是关键

 

这种结构与蜂窝状镂空结构十分相似，可以通过不断“复制”相同的六边形晶格结构来最终形成一个六边形的完整结构。它的表面积比较小，这也意味着占用空间会比较小、使用材料减少，最终导致质量的减轻。

 

拉伸强度测试

 

MIT 3D打印了五个不同壁厚的螺旋结构。 使用的是Stratasys的VeroMagenta和Object 500 3D打印机，分辨率为20μm，然后组个测试其拉伸强度。

 

模拟测试显示，不同厚度的石墨烯螺旋结构在压力测试下表现不同：较薄的结构会直接碎裂，而较厚的结构会吸收压力，并且突然爆炸释放出能量。

 

研究人员表示，这种结构用在其他材料上时，也会形成较高的强度。因此，这种3D打印结构的深入研究是很有必要的。