Världens lättaste 3D-tryckta struktur är så lätt att den kan placeras ovanpå en bomullstuss eller kronbladen på en blomma.

Det rekordstora materialet är 3-D-tryckt grafen aerogel och det utvecklades av Dong Lin, Kansas State University biträdande professor i industri- och tillverkningssystemteknik; Chi Zhou, biträdande professor i industri- och systemteknik vid universitetet i Buffalo; och Qiangqiang Zhang, en docent vid Lanzhou University i Kina.

Guinness World Records har utnämnt grafen aerogelen till "den minst täta 3-D-tryckta strukturen." Den 3-D-tryckta grafen-aerogelen väger 0,5 milligram per kubikcentimeter. Forskarna utvecklade materialet i februari 2016 och har fått det officiella erkännandet från GUINNESS WORLD RECORDS. Deras prestation kommer att presenteras i Guinness World Records 2018 Edition.

"Grafen är ett revolutionerande material och det är vettigt att dess aerogelform skulle vara lika viktig, ", sa Lin. "Vår 3-D tryckta grafen aerogel har viktiga egenskaper som ger materialet många applikationer för bättre elektronik, batterier eller halvledare."

Inte bara är det 3D-tryckta materialet banbrytande, men sättet som forskarna skriver ut den tredimensionella grafenet är lika revolutionerande.

Grafen är ett enda atomtjockt ark av hexagonalt koordinerade kolatomer, vilket gör det till världens tunnaste material och ger det värdefulla fysiska och elektroniska egenskaper.

För att 3D-printa grafen aerogel, forskarna använder en modifierad bläckstråleskrivare som använder två munstycken. De 3-D-printar droppar av en grafenoxid- och vattenblandning i en frys på en kall platta som är minus 20 grader Celsius. Denna metod skapar en 3D-isstruktur av grafen och fruset vatten, som hjälper grafenet att behålla sin form, sa Lin.

När utskriften är klar, forskarna placerar 3D-materialet i en frystork, som tar bort isen genom att ge högt vakuum och låg temperatur. Det som finns kvar är en tredimensionell grafenaerogel som bibehåller sin form vid rumstemperatur.

"Vi planerade inte att sätta rekord, men det är verkligen ett trevligt erkännande av vårt arbete, " Sa Zhou. "Jag tror att detta hjälper till att visa den enorma potential som grafen aerogel har i vårt dagliga liv."

Det har varit notoriskt svårt att skapa tredimensionella grafenformer, Lin sa, och hans samarbetsteam är den tredje gruppen i världen som 3D-printar grafen. Deras nya tryckmetod är en förbättring eftersom den använder färre ingredienser och bara kräver grafenoxid och fruset vatten. Dessutom, de två munstyckena på den modifierade skrivaren gör det möjligt för forskarna att skapa komplexa former med mindre material, vilket gör det till det lättaste materialet i världen.

"Med denna 3D-utskriftsmetod, vi kan styra formen på grafen aerogelen och helst, vi kan kontrollera de elektriska och mekaniska egenskaperna för aerogelerna, för, " sa Lin.

Grafen aerogelen har många möjligheter, från flexibla batterier till bättre halvledare, och det skulle till och med kunna användas för att göra bättre isolering vid byggande av byggnader.

"Aerogel är ett speciellt material med många applikationer och det är därför det är ett av de hetaste materialen i hela världen, " sa Lin.