3D 打印通过 “自上而下” 构建的石墨烯网络结构,其骨架明晰且完整。石墨烯骨架对水泥石的元素分布有显著的分隔作用,而且也不会干扰各区域的水化进程。这是因为石墨烯本身作为碳纳米材料,具有极大的比表面积以及优良的物理化学稳定性质。因此,3D 打印技术能让石墨烯结构呈现宏观的多孔特点,石墨烯片层和水泥颗粒能够紧密地粘结、咬合,这使得水泥复合材料的密实度相当高。
利用 3D 打印设备,将石墨烯作为导电组分功能材料展开研究。通过超声辅助以及添加聚羧酸类高效减水剂等途径来改善水泥净浆的流变特性,从而得到了具有可灌性特征的流变参数。通过真空灌注自延流的方式增强了水泥基材料的密实程度,并且借助 3D 打印技术实现了 3D 打印石墨烯 - 水泥复合材料的可控制备,有效地降低了石墨烯纳米碳基材料在水泥复合材料中的添加量。同时,通过对材料进行表征,观察到了石墨烯纳米材料对水泥水化产物晶体分布的影响。
经过超声辅助的 3D 打印 “墨水”,它的粘度更低,触变特性也更优。当氧化石墨烯(GO)墨水的浓度达到 10 毫克每毫升,超声时间大概为 8 分钟的时候,对流变特性的改善效果最为理想,这为微型喷嘴的尺寸选择以及实现三维石墨烯的可控制备提供了参数方面的参考依据。