美國萊斯大學科學家們主導的一項研究證明，由石墨烯片燒制成的固體材料也許會非常適合用來作為骨植入材料。

參與這項研究的人員利用放電等離子體燒結技術，將氧化石墨烯片制成了多孔固體材料。和傳統的骨植入材料鈦相比，這種多孔材料在力學性能和生物相容性上的表現都要更好。

重大突破：石墨烯片可通過放電等離子體燒結技術制成強度極大的多孔材料

研究人員們相信，這一技術加上石墨模具，將可以用來制造非常復雜的石墨烯材料，而且耗時只需數分鐘，比起處理特種金屬來更方便。

此次研究論文的共同第一作者萊斯大學博士后助理研究員ChandraSekharTiwary表示：“石墨烯是一種非常有趣的材料，用途廣泛，它的生物相容性也很好。我們考慮用石墨烯來作為骨植入材料是因為四個方面：力學性能、密度、多孔性以及生物相容性。”

Tiwary表示，工業界一般用放電等離子體燒結技術來制造復雜的陶制零件。“只要有很高的電壓就可以立刻將石墨烯片燒結在一起，無需很高的氣壓或溫度。”通過這一技術燒制的石墨烯固體材料孔隙度達到了近50%，密度僅為石墨的一半和鈦的四分之一，但其抗壓強度卻有40兆帕，足以用作骨植入材料。石墨烯片之間的連接力足以保證材料不會在水中解體。

研究人員們還可以通過改變電壓來控制這一材料的密度。他們在室溫條件下做了一系列試驗，嘗試200到400攝氏度的燒結溫度，結果顯示燒結溫度在300攝氏度時獲得的材料性能最好。Tiwary說道：“二維材料的好處是可以連接的地方有很多。對于石墨烯來說，你只要突破一個很小的活化障礙就能得到非常強的連接。”

他們還測試了這種固體材料的承載能力，接受測試的材料由兩層到五層石墨烯燒結而成，最高可以承受70微牛頓的力。德州大學安德森癌癥中心的研究人員還成功地在這一材料上培育成活了細胞，證明了其生物相容性。此外，德州大學安德森癌癥中心的研究人員還發現，燒結過程會讓氧化石墨烯片變成更牢固、更穩定的純雙層石墨烯。

主導此次研究的萊斯材料實驗室科學家PulickelAjayan認為：“這一材料顯示出了非常規材料在常規技術中的可能用途，但前提是二維石墨烯層可以大量被制成具備合適密度和強度的三維固體材料。”

“實現這一目標面臨的最大挑戰是，在工程上讓這些納米材料形成連接和牢固的接觸面。在這次研究中，用放電等離子體燒結技術來將石墨烯片制成三維固體材料就非常有效。”