数字光处理 (DLP) 是一种增材制造技术。然而，DLP的加工对象仅限于透明树脂材料，因此不太适合印刷导电材料。然而，随着基于导电树脂制作传感器和执行器的需求日益凸显，DLP无法加工不透明导电树脂材料的问题成为阻碍其发展的核心挑战。将导电材料混入树脂中形成复合材料要实现导电性，需要导电材料的混入比例高于一定阈值，然而，高于阈值的导电材料含量会严重地对DLP的加工光线产生吸收和散射，因此加工得到的物体空间分辨率很低。在这项研究中，采用了相转移法制备了一种浓缩的GO液晶乙醇溶液，这种GO溶液与一种能够承受高温的树脂混合，然后由DLP进行3D打印固化成型。最后，热加工使得复合材料中的GO被还原为rGO形成导电性复合材料。所选择的树脂能够承受高温，从而能够将 GO 原位有效地热还原为导电的还原氧化石墨烯 (rGO)。rGO 颗粒形成渗透网络，电导率高达 1.2 × 10^-2 S m ^-1。因此，本方法似乎是一种协调 DLP 技术与 3D 导电物体制造的方式。

 
Fig 1. 通过数字光处理制造基于 GO 的复合材料的方案。将具有高单层含量分散体的 GO 添加到树脂中，然后通过 UV 2D 投影对配方进行 3D 打印。应用最终热后处理以减少 GO 并获得导电复合材料。
 
Fig 2. a) 含有（从左到右）蒸馏水、0.005 wt.% GO 分散在水中、0.005 wt.% rGO 用 0.35 wt.% 胆汁盐 (BS) 稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）(PMMA) 比色皿，b) 吸光度（黑色）rGO 分散体、（棕色）GO 和（蓝色）BS 溶液的光谱。
      
Fig 3. 分散体的光学显微照片：a) 丙烯酸树脂中 0.3 wt.% 的 rGO，b) 在正交偏振器下 2.4 wt.% 的富含 GO 乙醇的溶液。偏振器的轴由白色箭头表示。双折射显示溶液 c) 0.25 wt.% 和 d) 0.45 wt.% GO 在丙烯酸树脂中的液晶性。
 
Fig 4. a) 粘度和 b) 剪切应力作为包含不同重量分数的 GO 的丙烯酸酯树脂的剪切速率的函数。
 
Fig 5. 具有不同 GO 重量分数的复合材料在 405 nm (1.27 mW cm^-2 )处的 Jacobs 工作曲线。C d是聚合深度。E max是辐照能量。
 
Fig 6. 复杂结构的数字模型和 0.15 wt.% GO 复合材料和 0.15 wt.% MWCNTs 复合材料的 3D 打印照片。红色箭头显示 3D 打印过程中的故障。比例尺：1 厘米。
 
Fig 7. a) 3D 打印纯丙烯酸树脂和含有 0.2 wt.% GO 的纳米复合材料的 TGA。测量包括在 200℃ 下第一次热处理 2 小时，以及在 300℃ 下第二次热处理 2 小时，b) 拉曼光谱，使用 532 nm 激光，GO 分散在水中（灰色）和拉曼光谱，使用 633 nm 激光，复合材料具有未固化树脂（黄色）、3D 打印树脂（蓝色）和第一次热处理后固化的树脂。
      
Fig 8. a）从左到右的 3D 打印立方体结构：原始树脂（透明黄色）、GO 复合材料（深棕色）和 rGO 复合材料（黑色），b）3D 打印的 4×4×4  0.35% GO 复合材料在热还原前后重量的四面体细胞。比例尺：3 毫米。
 
Fig 9. a) 热还原前（左）和后（右）拉伸测试样品的照片和 b) 热退火前后复合材料的杨氏模量作为 GO 分数的函数。
 
Fig 10. a) 在 200℃下加热 2 小时和在 300℃下加热 2 小时的纳米复合材料的电导率与 GO 重量分数的函数关系。数据由缩放方程 ( 2 ) 拟合。b) 热处理后纳米复合材料交流电导率的频率依赖性。
  
       相关研究工作由波尔多大学Philippe Poulin课题组于2023年在线发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，原文：Graphene Oxide Based Transparent Resins For Accurate 3D Printing of Conductive Materials。

转自《石墨烯研究》公众号