创新突破：南密西西比大学强哲教授团队引领3D打印技术革命
在当今科技驱动的世界中，碳材料以其卓越的性能在储能、高性能复合材料等领域发挥着关键作用。然而，如何精准控制3D打印的宏观碳结构，使之在实际应用中展现出结构化特性，始终是个技术难题。南密西西比大学的强哲教授团队，凭借他们的创新研究，提出了一种革命性的方法，即将商用聚丙烯（PP）通过裂解扩散和交联工艺，转化为具有复杂结构的碳材料，为这个领域带来了新的曙光。
他们的研究展示了从PP部件到高性能碳结构的转变过程，每个步骤都经过精心设计，包括交联和热解。通过磺化处理，样品的几何形状发生了显著变化，如图(b)所示，经过优化的1.65厘米陀螺形状在不同温度下展现出出色的稳定性能。SEM图像揭示了交联PP随时间和温度变化的微观结构，揭示了其潜在的碳化潜力，如图(m)所示。
研究团队深入探索了PP处理参数对碳产量的影响，如磺化时间和温度，发现它们与碳化过程中的尺寸收缩和产量紧密相关，如图(a)和(c)所示。他们还展示了工艺的可扩展性，利用3D打印技术制造出具有复杂几何结构的碳材料，如六角线、鹰翼和金字塔等，为技术应用打开了新的可能，图(a)展示了这些结构的视觉震撼。
机械性能和焦耳加热性能是衡量碳材料实用价值的重要指标。研究发现，经处理的PP衍生碳展现出强大且稳定的机械性能，如图(b)，甚至能承受高达8公斤的负载。其焦耳加热性能同样出色，图(e)展示了其在加热和冷却过程中的高效能量转换，足以迅速熔化金属或加热沸水。
这篇题为《Additive Manufacturing of Carbon using Commodity Polypropylene》的研究论文，由强哲教授及其团队在南密西西比大学发布，标志着3D打印技术在碳材料制造领域的重大突破。他们的工作不仅为高性能碳材料的工业化生产提供了新的途径，还为废塑料的回收利用创造了价值，对环境保护产生了积极影响。
这项开创性研究为结构化碳材料的广泛应用开辟了新天地，预示着一个科技革新时代的来临。随着技术的不断优化和拓展，我们可以期待这些碳材料在各个领域的广泛应用，从能源储存到航空工业，都将因为这一突破性成果而受益匪浅。