近些年来,纳米混凝土凭借着应变感知、高韧性以及高耐久性等极为出色的性能,成为了新的研究焦点。三维石墨烯是在宏观尺度上构建出来的新型多孔碳纳米材料,它可以最大程度地留存石墨烯原本就十分优异的固有性质。它有着丰富多样的孔隙结构,密度超级轻,比表面积很大,导热系数低,导电率却很高,在力学上的可压缩性和结构稳定性都很好,而且它在耐酸碱、耐辐照、全光谱吸收以及耐受极端高低温方面的性能都非常出色。这些优秀的特质赋予了它在土木工程领域极为巨大的应用潜力,很有希望让混凝土材料实现多功能化与智能化的应用。
3D 打印技术还有另外一个名字叫 “增材制造” 工艺,它是以一个数字模型文件作为基础的,是基于精确的物理物质和快速成型的工艺。它会运用粉末状的金属、塑料、黏性浆料等基础材料,通过聚合、黏结、熔结、烧结、冷铸等物理化学的手段,按照一层一层打印的方式来构造宏观物体。这个技术具有能够大规模制备、可以控制形状、能够对结构进行精确剪裁设计等优势,已经有大量的研究者开始把它应用到石墨烯功能材料的研究领域之中了。
哈尔滨工业大学的 Zhu 等人利用氧化石墨烯(GO)和地聚合物进行复合,制造出了基于挤出的 3D 打印石墨烯氧化物(GO)/ 地质聚合物(GOGP)纳米复合材料。在地质聚合物水性混合物(其中包含铝硅酸盐和碱源颗粒)中添加 GO 之后,它的流变性能发生了显著的改变,构建出来的结构具有超过 30MPa 的抗压强度,这个抗压强度和高强度混凝土是相当的,在微观情况下能够看到它的包裹特性。这种材料具有耐热性和绝缘性,而且还能够把废弃材料封装在它的结构之中,像高温陶瓷、用回收材料制成的混凝土等都包含在内。