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科學家研發新型油墨有望打印出柔性儲能元件

據外媒報道稱,近日,來自愛爾蘭德雷塞爾大學和三一學院的研究人員使用一種名為MXene的高導電碳基2D材料開發出用于噴墨打印機的油墨有望打印出柔性儲能元件這種墨水。從最近研究結果顯示,這種墨水可以用于打印任何尺寸或形狀的柔性儲能元件,比如超級電容器。

據介紹,導電油墨已經被用于制作無線射頻識別標簽,這些標簽用于高速公路收費站應答器、便攜式電子產品的電路板及將車窗作為嵌入式無線電天線排列的信息技術。但要讓這項技術得到更廣泛的應用,導電油墨需要變得更導電,更容易應用于各種設備。

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研究人員認為,德雷克塞爾納米材料研究所創造的墨水在這兩個方面都取得了重大進展。盡管研究人員正在穩步研究如何利用納米粒子銀、石墨烯和鎵等來開發出更具導電性的新材料制造油墨,但此挑戰仍然是如何將它們緊密地整合到制造過程中。Drexel的研究助理教授BabakAnasori表示這些墨水中的大多數不能一步到位地使用。

Anasori教授表示稱:“對于大多數其他納米油墨都需要添加劑將顆粒保持在一起并從而實現高質量印刷。因此,在印刷之后需要一個額外的步驟—— 通常是熱處理或化學處理 類似去除添加劑。對于MXene打印,我們只在水中使用MXene或在有機溶液中使用MXene來制作墨水。這意味著無需任何額外的步驟它就是干燥。”

據了解,MXenes油墨具有與水和其他有機溶劑等液體混合的獨特能力,同時保留其導電性能。因此,Drexel研究人員以各種形式生產和測試它,從導電粘土到電磁干擾屏蔽涂層到近乎無形的無線天線,調整濃度以產生用于商業印刷機的油墨是時間和迭代的問題,油墨中的溶劑和MXene濃度可以根據不同的打印機進行調節。

作為研究的一部分,研究小組將MXene油墨在一系列打印輸出中進行了測試,包括一個簡單的電路、一個微型超級電容器和一些文本,這些打印輸出在紙張、塑料和玻璃等多種基片上。在這樣做的過程中,他們發現他們可以打印出厚度一致的線條,而墨水通過電流的能力也會隨著厚度的不同而變化——這兩項都是制造電子元件的重要因素。打印出來的材料保持了良好的導電性,在碳納米管和石墨烯等所有碳基導電油墨中導電性最高。

這些都是一種非常多功能的產品,用于制造在我們的電子設備中發揮重要但往往被忽視的功能的微小組件——比如在電池耗盡時保持電源,防止破壞性的電涌或加速充電過程提供一種性能更高的材料和一種用它制造東西的新方法,不僅可以改進我們目前的設備,而且可以創造全新的技術。

Anasori教授還表示稱:“與傳統制造協議相比,直接油墨印刷技術,如噴墨印刷和擠出印刷,可以實現數字和附加圖案化,定制化,減少材料浪費,可擴展性和快速生產。現在我們已經生產出可以通過這種技術應用的MXene油墨,我們正在尋找一個新機會來利用它。”

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