喷墨打印石墨烯：3D打印电子学未来
诺丁汉大学研究人员破解用油墨3D打印新型电子器件难题，器件具实用特性如将光转化为电。研究显示可喷射含微小二维材料（如石墨烯）薄片油墨，构建并网状连接这些复杂定制结构不同层。
用量子力学建模，研究人员也精确指出电子如何穿过二维材料层，完全理解未来如何修改器件。
常被称“超级材料”，石墨烯2004年首创。展现许多独特性质：比钢强、高度柔性、有史以来最佳导电体。石墨烯等二维材料通常顺序剥离单层碳原子——平面片排列——再用生产定制结构。然而生产层并组合成复杂三明治材料困难，通常需费力逐层手工沉积。
“通过将量子物理基本概念与最先进工程结合，展示如何通过打印仅几原子厚但厘米宽材料层，制造控制电和光复杂器件。根据量子力学定律，电子作为波而非粒子作用，我们发现二维材料中电子在多薄片间沿复杂轨迹移动。电子仿佛在池塘表面重叠荷叶间跳跃的青蛙般从一薄片跳到另一薄片，”物理天文学院院长Mark Fromhold教授说。
自发现以来，涉及石墨烯专利呈指数增长。但为充分开发潜力，需开发可扩展制造技术。新研究显示增材制造——3D打印——用油墨悬浮微小石墨烯薄片（几十亿分米宽），提供有希望解决方案。结合先进制造技术制作器件、复杂测量其性质方法、量子波建模，团队确切算出喷墨打印石墨烯如何成功替代单层石墨烯作二维金属半导体接触材料。
“虽二维层和器件前已3D打印，但这是首次识别电子如何穿过它们并演示组合打印层潜在用途。我们结果可导向喷墨打印石墨烯聚合物复合材料和其他二维材料多样应用。发现可用于制造新一代功能光电器件；如大面积高效太阳能电池；可穿戴柔性电子由阳光或佩戴者运动供电；甚至打印计算机，”Lyudmila Turyanska博士说。
研究人员用广泛表征技术含微拉曼光谱（激光扫描）、热重分析、新型3D orbiSIMS仪器、电学测量，提供喷墨打印石墨烯聚合物详细结构功能理解及热处理（退火）对性能影响。
研究下一步：更好控制薄片沉积用聚合物影响其排列对齐；尝试不同尺寸薄片油墨；开发更复杂材料协同工作计算机模拟；开发原型设备大规模制造方法。
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