成果简介
本文，卡尔加里大学Uttandaraman Sundararaj等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Electrochemically synthesized graphene/TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils hydrogels: Highly conductive green inks for 3D printing of robust structured EMI shielding aerogels”的论文，研究报道了生物基导电绿色油墨的设计和合成，用于轻质电子产品和电磁干扰（EMI）屏蔽的直接墨水写入（DIW）。这些油墨采用原纤化纤维素和电化学合成氧化石墨烯（EGO），无需生产和/或消耗危险化学品。纤维素组分TOCNF ((2,2,6,6-tetrame- thylpiperidin-1-yl) 改善了基于EGO的油墨的胶体分散和流变特性，用于通过DIW进行高分辨率3D打印。
印刷保真度和形状保持性在很大程度上取决于前驱体水凝胶油墨中的EGO/TOCNF负载和比例。气凝胶来自冷冻干燥，可以生产具有规定的宏观设计且具有出色稳定性和易于处理的3D超轻质材料。结果表明，气凝胶的纳米级和微米级设计可以很容易地通过油墨中的固体含量和比例进行调整。这种多尺度材料设计为控制印刷结构的机械和电气性能提供了独特的机会。例如，根据油墨的成分获得250-1096 kPa范围内的气凝胶压缩模量。对于优化的墨水，可实现高达 55.6 dB 的出色 EMI 屏蔽效果。
图文导读
图1.TEMPO 氧化纤维素纳米纤维 （TOCNF） 的合成
图2.（a）TGA图，（b）XRD图，以及（c）EGO和石墨的拉曼光谱。XPS （d） C1s、（e） O1s 和 （f） N1s 光谱。
图3.真空滤液油墨的导电性
图45，设计了一个路线图来评估长丝的均匀性和挤出性以及挤出后每种油墨的形状保持性
图5.冷冻干燥3D打印晶格的顶视图和横截面的数字图像和SEM显微照片。
图6、电磁干扰 （EMI） 屏蔽
小结
综上所述，本文开发了一系列由电化学合成氧化石墨烯（EGO）和TEMPO氧化纤维素纳米纤维（TOCNF）组成的水凝胶，具有作为绿色导电墨水在环境条件下通过直接墨水书写（DIW）技术打印3D物体的优异潜力。总体而言，目前的研究引入了一种绿色途径来制备导电碳酸墨水，该墨水可以用复杂的几何形状印刷，并具有可调节的可压缩性和导电性。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118037
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