喷墨3D打印技术作为一种新型的无接触式制造成型技术,可以打印出任意复杂实体结构。该技术具有成本低、打印速度快的优势,可实现批量打印,能够极大地提高效率、节省成本。石墨烯作为世界上第一种二维材料,由于其独特的二维结构和优异的力学、电学等性能,可作为理想增强体与其他材料复合,有效提升材料的性能。基于上述两者的优势,本文期望利用热发泡喷墨3D打印技术,实现石墨烯基复合材料的可控制备、精确裁剪和优化设计,推动石墨烯基复合材料朝着功能化、智能化应用的方向发展,进一步拓展3D打印的实际应用。本文的研究内容主要包括以下三个部分:(1)本文采用热发泡喷墨3D打印技术快速打印高致密氧化铝陶瓷基板,研究了不同烧结温度对3D打印陶瓷的物相结构、物理性质和力学性能的影响,并对改善3D打印陶瓷致密度的原理进行了研究。结果表明:3D打印的α-Al2O3生胚在1600℃高温下烧结2 h,其最大相对密度达到95.2%,体积收缩率为32%,维氏硬度为291.6 Hv,表面粗糙度为3.7 μm,抗压强度和抗折强度分别为89 MPa和49.4 MPa,具有良好的物理性能和力学性能。本次研究为制备结构复杂的高致密陶瓷探索出一条成本低、成型快、节能环保的可行途径。(2)本文采用热发泡喷墨3D打印技术快速打印还原氧化石墨烯/氧化铝陶瓷电路板,研究了打印工艺对复合电路板的形貌和导电性的影响,并从原理上分析了该技术制造还原氧化石墨烯/氧化铝陶瓷电路板的可行性。结果表明:在N2气氛下以600℃退火1h,电路板的导电率为5.34×102 S/m,还原氧化石墨烯(rGO)与3D打印氧化铝陶瓷之间的粘附强度为7.5 N/m,具有良好的导电性能、力学性能和化学稳定性。本次研究为石墨烯材料在陶瓷电路板领域的应用开辟了一条新的思路。(3)本文通过化学交联法制备出氧化石墨烯/聚丙烯酰胺/海藻酸钠复合水凝胶,研究了复合水凝胶的物相结构、物理性质和力学性能。结果表明:复合水凝胶可拉伸至原长度的27倍而不发生断裂,其最大拉伸强度为245 kPa;当压缩形变为70%,其压缩强度为45.1 kPa,具有优异的力学性能。此外,提出一种新颖而又简单的图案印刷方法,通过热发泡喷墨3D打印技术,在高强度的氧化石墨烯复合水凝胶表面上快速的打印出高分辨率的图案。图案化的复合水凝胶可以发生二维平面到三维扭曲形状转变,实现复合水凝胶的可控复杂变形。