具有高机械强度的石墨烯电极的三维打印已经极大应用于先进能源、环境和电子等领域，但同时也是一个极具挑战性的问题。
近日，苏州大学梁志强副教授，江林教授，浙江大学Zheng Jia报道了一种具有高抗弯强度和分级多孔结构的一维碳纳米管(3DP GC)增强的石墨烯三维打印电极。
文章要点
1）采用优化的部分还原氧化石墨烯(Pr-GO)/碳纳米管(CNT)混合油墨，通过挤压3D打印方法制备了具有高抗弯强度和层次化多孔结构的仿生3D石墨烯/碳纳米管电极。
2）力学模拟揭示了碳纳米管在增加二维石墨烯纳米片之间摩擦方面的关键作用，这是实现高仿生力学性能的关键问题。结果，3D打印石墨烯/碳纳米管(3DP GC)电极具有96.2kPa的高弯曲强度，这使得它能够很好地承受浸泡在水中时由表面张力和浮力引起的弯曲力。此外，一维碳纳米管的加入显著提高了印刷的三维石墨烯电极的导电性。
3）3DP GC/NiFeP(3DP GC/NiFeP-24L)电极在原位生长NiFeP纳米片阵列(NAS)后，在1.0 m KOH中，当电流为30 mA cm−2时，电极的过电位分别为133 mV（析氢反应）和214 mV（析氧反应）。此外，3DP GC/NiFeP-24L电极在30 mA cm−2下的电压为1.58nV，可同时作为水分解的负极和正极。
4）良好的电化学性能源于3DP GC电极的导电分层多孔结构，这有利于实现NiFePNA的均匀三维分散，有利于电子、离子和气体的有效传输。
3DP GC材料在各种能量转换/存储、环境和电子应用方面具有巨大的潜力，这些领域迫切需要这种机械坚固的分层多孔结构。
Meiwen Peng, et al, 3D Printed Mechanically Robust Graphene/CNT Electrodes for Highly Efficient Overall Water Splitting, Adv. Mater. 2020,
DOI: 10.1002/adma.201908201
https://doi.org/10.1002/adma.201908201
