導(dǎo)電“油墨”打印柔性儲(chǔ)能元件，想要多大打多大

德雷克塞爾大學(xué)和三一學(xué)院的研究人員開發(fā)的導(dǎo)電油墨，可用于噴墨打印儲(chǔ)能設(shè)備。

sciencedaily.com網(wǎng)站4月17日報(bào)道，《自然通訊》雜志發(fā)文稱，愛爾蘭德雷克塞爾大學(xué)和三一學(xué)院的研究人員利用二維導(dǎo)電材料MXene，制造了可用于噴墨打印的“導(dǎo)電墨水”。這種導(dǎo)電墨水可以用于打印包括超級(jí)電容器在內(nèi)的任意尺寸或形狀的柔性儲(chǔ)能元件。

導(dǎo)電油墨技術(shù)已經(jīng)誕生近10年，它背后的市場估值高達(dá)數(shù)億美元。據(jù)研究人員估計(jì)，其市場價(jià)值在下個(gè)十年里還會(huì)迅速增長。導(dǎo)電油墨已被廣泛應(yīng)用于射頻識(shí)別標(biāo)簽、高速公路收費(fèi)站應(yīng)答器、便攜式電子產(chǎn)品電路板、車輛嵌入式天線和除霜器等。如果想進(jìn)一步推廣導(dǎo)電油墨技術(shù)，就必須使其導(dǎo)電性和表面應(yīng)用性更上一個(gè)臺(tái)階。德雷克塞爾大學(xué)材料與工程系教授YuryGogotsi博士認(rèn)為，德雷克塞爾納米材料研究所制造的導(dǎo)電油墨在這兩方面都取得了重大進(jìn)步。Gogotsi博士說：“導(dǎo)電油墨在高分辨率打印和高電荷存儲(chǔ)設(shè)備中的成就有限。而我們通過全MXene噴墨打印制造的微型超級(jí)電容器，其性能較其他導(dǎo)電油墨制造的儲(chǔ)能設(shè)備有了大幅度提高?！?br/>
盡管研究人員一直在試圖尋找基于納米銀、石墨烯和鎵等新型導(dǎo)電材料的油墨制造方法，但將它們“無縫”融入制造過程始終是一個(gè)巨大的障礙。德雷克塞爾大學(xué)材料科學(xué)與工程研究人員、論文作者BabakAnasori博士認(rèn)為，納米銀等制成的導(dǎo)電油墨無法適應(yīng)“一步法”工藝。他解釋說：“對于大多數(shù)納米油墨而言，都需要使用添加劑來黏合納米顆粒，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量打印。也正因?yàn)槿绱?，打印后需要額外的步驟（如熱處理或化學(xué)處理）來除去添加劑。對于MXene打印而言，我們只需要使用水、有機(jī)溶劑和MXene來制作油墨，打印后處理隨之大大簡化了?！?br/>
MXene是一種碳基二維層狀材料，與水和多種有機(jī)溶劑有獨(dú)特的混合能力。MXene與溶劑混合后仍然能保持導(dǎo)電性能。德雷克塞爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)研究了MXene在導(dǎo)電粘土、電磁干擾屏蔽涂層和無線天線中的應(yīng)用。有了之前的技術(shù)儲(chǔ)備，將MXene用于導(dǎo)電油墨就只是簡單的時(shí)間、迭代問題了。研究人員可以根據(jù)用戶的需要，調(diào)整溶劑種類和MXene的濃度，以適應(yīng)不同的打印機(jī)。Anasori博士說：“任何技術(shù)想要大規(guī)模推廣，就必須讓它具備易用性。噴墨打印機(jī)是家庭常見電子設(shè)備，只要我們能夠提供合適的油墨，任何人都能自己制造未來電子設(shè)備?！?br/>
研究人員對MXene油墨進(jìn)行了一系列打印測試。如在紙張、塑料和玻璃等多種基片上打印簡單電路、微型超級(jí)電容器和文本等。他們發(fā)現(xiàn)，打印出的線條可以厚度一致，導(dǎo)電能力與線條厚度有關(guān)。MXene打印出來的產(chǎn)品保持了良好的性能，其導(dǎo)電性甚至比碳納米管和石墨烯基導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性更高。Anasori博士說：“與傳統(tǒng)制造工藝相比，噴墨打印和擠壓打印等直接打印技術(shù)具有更好的定制性、擴(kuò)展性和快速生產(chǎn)性，并且可以顯著減少材料浪費(fèi)。MXene油墨在未來擁有廣闊的應(yīng)用空間。”