导电墨水技术再上新台阶

  《自然通讯》杂志发文称,爱尔兰德雷克塞尔大学和三一学院的研讨人员使用二维导电资料MXene,制作了可用于喷墨打印的“导电墨水”。这种导电墨水能够用于打印包含超级电容器在内的任意尺寸或形状的柔性储能元件。

  导电油墨技术已经诞生近10年,它背后的商场估值高达数亿美元。据研讨人员估量,其商场价值在下个十年里还会迅速增长。导电油墨已被广泛应用于射频识别标签、高速公路收费站应答器、便携式电子产品电路板、车辆嵌入式天线和除霜器等。假如想进一步推广导电油墨技术,就必须使其导电性和表面应用性更上一个台阶。德雷克塞尔大学资料与工程系教授Yury Gogotsi博士以为,德雷克塞尔纳米资料研讨所制作的导电油墨在这两方面都取得了重大进步。Gogotsi博士说:“导电油墨在高分辨率打印和高电荷存储设备中的成果有限。而咱们通过全MXene喷墨打印制作的微型超级电容器,其功能较其他导电油墨制作的储能设备有了大幅度进步。”


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  尽管研讨人员一直在试图寻觅基于纳米银、石墨烯和镓等新型导电资料的油墨制作办法,但将它们“无缝”融入制作过程始终是一个巨大的障碍。德雷克塞尔大学资料科学与工程研讨人员、论文作者Babak Anasori博士以为,纳米银等制成的导电油墨无法习惯“一步法”工艺。他解释说:“对于大多数纳米油墨而言,都需求使用添加剂来黏合纳米颗粒,从而完成高质量打印。也正因为如此,打印后需求额定的步骤(如热处理或化学处理)来除掉添加剂。对于MXene打印而言,咱们只需求使用水、有机溶剂和MXene来制作油墨,打印后处理随之大大简化了。”

  MXene是一种碳基二维层状资料,与水和多种有机溶剂有共同的混合才能。MXene与溶剂混合后依然能坚持导电功能。德雷克塞尔大学的研讨人员已经研讨了MXene在导电粘土、电磁干扰屏蔽涂层和无线天线中的应用。有了之前的技术储备,将MXene用于导电油墨就仅仅简略的时间、迭代问题了。研讨人员能够依据用户的需求,调整溶剂种类和MXene的浓度,以习惯不同的打印机。Anasori博士说:“任何技术想要大规模推广,就必须让它具有易用性。喷墨打印机是家庭常见电子设备,只需咱们能够供给合适的油墨,任何人都能自己制作未来电子设备。”

  研讨人员对MXene油墨进行了一系列打印测验。如在纸张、塑料和玻璃等多种基片上打印简略电路、微型超级电容器和文本等。他们发现,打印出的线条能够厚度共同,导电才能与线条厚度有关。MXene打印出来的产品坚持了杰出的功能,其导电性甚至比碳纳米管和石墨烯基导电油墨的导电性更高。Anasori博士说:“与传统制作工艺比较,喷墨打印和揉捏打印等直接打印技术具有更好的定制性、扩展性和快速生产性,而且能够明显削减资料糟蹋。MXene油墨在未来拥有广阔的应用空间。”


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