通過(guò)合理設計重復結構單元，超材料可以來(lái)實(shí)現天然或者化學(xué)合成材料所不具備的獨。特物理特性（機械、電磁、聲學(xué)等），吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。雖然*的3D打印技術(shù)可以實(shí)現超材料復雜結構的快速精確制備，實(shí)現其特殊的物理特性，但是傳統的3D打印材料主要是聚合物，陶瓷等，這大大限制了超材料的應用前景。而石墨烯由于其優(yōu)異的理化性質(zhì)，可以作為超材料的組分材料，賦予超材料多功能性和廣闊的應用前景。最近，西北工業(yè)大學(xué)的官操課題組等人在國際期刊《Small》雜志上發(fā)表題為“3D Printed Graphene-Based Metamaterials: Guesting Multi-Functionality in One Gain"的綜述文章。從超材料的結構設計、3D打印石墨烯的策略以及應用等方面，回顧了3D打印石墨烯基超材料的最新進(jìn)展。最后，展望了3D打印石墨烯超材料的發(fā)展機遇與挑戰。
1.綜述了3D打印石墨烯基超材料的最近進(jìn)展。2.介紹了不同類(lèi)型超材料的結構設計，包括機械超材料，電磁超材料（人造和仿生），聲學(xué)超材料（主動(dòng)和被動(dòng)），主要關(guān)注點(diǎn)是結構設計對不同物理性能的影響，而不考慮組成材料的因素。3.介紹了3D打印技術(shù)制備石墨烯基材料的方法，主要是墨水直寫(xiě)技術(shù)，熔融沉積成型技術(shù)，光聚合技術(shù)。墨水直接技術(shù)制備3D石墨烯材料主要策略是（1）提高石墨烯的濃度，（2）添加劑調節流變性能，（3）石墨烯片間交聯(lián)（物理、化學(xué)），（4）間接法。熔融沉積成型技術(shù)主要是在石墨烯添加各種熱塑性材料（聚乳酸，共聚物ABS，聚碳酸酯等），使其在高溫下熔融流動(dòng)。光聚合技術(shù)制備3D石墨烯材料主要策略是（1）石墨烯填料法，（2）熱解法，（3）模板輔助法。4.介紹了3D打印石墨烯基超材料在電化學(xué)儲能器件（電池和超電容），響應器件，電磁波吸收器等方面的應用進(jìn)展。5.盡管已經(jīng)實(shí)現制備3D打印石墨烯超材料并將其應用起來(lái)，但是仍有許多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。未來(lái)3D打印石墨烯基超材料的發(fā)展方向可以概括為以下幾個(gè)方面：（1）高效結構的設計，提高其物理性能，比如復合結構，梯度結構；（2）開(kāi)發(fā)高精度高性能的3D打印石墨烯技術(shù)；（3）拓展3D打印石墨烯超材料的應用潛力。 圖4 光聚合技術(shù)制備3D打印石墨烯基材料
更新時(shí)間：2023-02-24
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