虽然我们的桌面3D打印机材料仅限于塑料丝，但制造方面专家认为，3D打印机使用其他材料，拥有更加广泛的应用和属性的潜力是巨大的。我们首先会想到的是树脂和金属材料，但石墨烯在很多方面是3D制造的制胜法宝。因此，听到伦敦总部的工程师已经成功地尝试了利用石墨烯进行3D打印的消息是非常令人兴奋的。目前，美国西北大学的研究人员已经开发出一种基于3D可打印石墨烯油墨的解决方案。正如他们在一份新的研究文章中所解释道，这种石墨烯油墨可用于制造多种厘米长的物体，使其成为各项技术和医疗应用的理想丝材。
石墨烯本质上是碳的一种形式，就像钻石或铅笔芯。但与大多数形式的碳不同的是，石墨烯是一种只有单个原子厚的六边形片组成的二维材料。这就意味着，它可以被制造成具有任意尺寸形状的物体，但其属性特别有趣。石墨烯不仅仅是非常轻、灵活，并且极其耐用（比钢强度要大约100倍），它也是一种非常有效的热和电的导体，并与人类细胞组织相容。
石墨烯基本上涉及的是单个原子粒子，理论上非常适合3D打印。几个月前，英国的团队成功地做到了这一点。
但是，目前美国西北大学已经使用不同的方法设法通过3D打印（通过挤压）打印出任意形状、导电的、具有机械弹性和各种形状和尺寸的生物相容性支架。截止目前，他们的测试表明，石墨烯支架可被制成直径范围100到1000微米，非常灵活。
这种新型的和令人兴奋的创新已经被美国西北大学的生物纳米学院材料科学和工程专业的助理教授Ramille N. Shah和Surgery Simpson Querrey助理教授开发出来。
与众多研究生队伍一起，利用envisionTEC BioPlotter 3D生物打印机，西北大学的团队已经利用比之前更高的石墨烯含量，创建出一种3D打印物质。他们表示，从3D打印的角度来看，石墨烯先前已被纳入3D打印材料，但大多数这种构建体包含的总固体复合物不超过体积的20%，获得高水平石墨烯和其结构功能的关键是一种特殊的被称为PLG的生物相容性粘结剂。
Shah解释道，他们的工作是出于为医疗应用创建更多创新的生物材料棗特别是神经组织再生棗这相对便宜且容易生产。这些石墨烯油墨非常适合该功能的实现。简而言之，通过对分散的石墨烯粉末进行弹性体混合和组合，开发出石墨烯油墨。这种弹性体组合物随继被增稠和减少。这种工艺理论上可以做任何规模的物体，确保足够的医疗供给。
Shah表示，他们的测试已经表明，这些油墨特别适合医疗应用，因为它们是手术良好型的，且可制成任意尺寸的，缝合到人体组织中。尤其有趣的是，在干细胞中使用的石墨烯结构将成为神经细胞的一部分。研究已经显示了3DG支架在没有任何其他神经生长因子或外界刺激下，诱导成人间叶干细胞的神经分化的能力。这是一个重大发现，即支持诱导特定细胞反应的材料本身的使用，这些材料可用于组织工程和再生医疗应用。
因此，这一令人兴奋和全新的革命性3D打印油墨可能会鼓励受损或无功能的组织，如神经、骨骼，甚至是心脏肌肉的再生。因为他们也比较容易（及廉价）地在医疗环境中生产和使用，石墨烯油墨将对医疗行业带来巨大改变。除了这些明显的医疗应用外，可植入式生物传感器和大量电气装置也可采用石墨烯来开发。
来源：工业和信息化部电子科学技术情报研究所 宋文文
