氧化石墨烯（GO）凭借其独特的性质，在诸多领域相较传统工程材料展现出巨大潜力。然而，目前利用该纳米材料构筑宏观三维结构的研究仍十分有限。因此，发展 GO 宏观三维结构的可控构筑策略具有重要意义。基于此，本文，英国邓迪大学Siyu Liu、Xue-Mei Lin等在在《Advanced Materials Interfaces》发表名为”Macroscopic Graphene Oxide Corrugated Structures”的论文，研究提出了一种以模具压印结合水增塑的 GO 宏观三维波纹结构构筑策略。该三维波纹结构以真空抽滤 GO 纸为前驱体，通过对应模具将平整 GO 纸压制成型，实现了三角波纹、正弦波纹与波纹板等多种宏观三维构型的精准构筑。
此外，压制前先将 GO 纸在水中润湿以提升延展性，再于模具压力下风干预定型，使三维构型在干燥后得以稳固保持并易于脱模，从而获得表面光滑致密、几何精度高的波纹结构。经数值模拟与弯曲力学测试，该 GO 波纹结构的制备过程应力与应变分布得以明确；同时，该结构在弯曲载荷下展现出优异的力学刚度与强度，使其有望应用于多功能结构件。本研究提出了一种模具辅助的 GO 宏观三维波纹结构构筑策略，该策略显著增强了 GO 基结构的几何可控性与力学性能，并为轻质、多功能 GO 宏观结构的设计与制备提供了新的思路。
图1、Typical finite element models: (a) a sinusoidal corrugation; (b) multiple corrugations.
图3、Morphological characterization of GO paper: (a) photograph of fabricated GO paper by vacuum filtration; (b) surface morphology by optical microscopy; (c) cross-sectional morphology by SEM.
本研究采用了一种模具辅助压印结合水增塑的策略，基于真空抽滤 GO 纸前驱体与模具定型机理。最终，制备出三角波纹、正弦波纹与波纹板等多种 GO 宏观三维波纹结构。研究结果表明，该结构在弯曲载荷下展现出优异的力学刚度与强度。同时，数值模拟表明制备过程的应力应变分布可明确调控。该结构表现出良好的几何精度与表面质量。因此，本研究有望为轻质、多功能 GO 宏观结构的设计与制备提供新的见解。此外，结合可调化学与优异力学性能，从而拓展了 GO 在多功能结构件中的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1002/admi.70656
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