科普-导电油墨技术最新进展

  研究人员开发了一款根据MXene的导电油墨,可用于打印恣意标准和形状的柔性储能元件。

  研究人员开发的导电油墨,可用于喷墨打印储能设备。

  sciencedaily.com网站4月17日报道,《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究人员利用二维导电材料MXene,制造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括超级电容器在内的恣意标准或形状的柔性储能元件。

  导电油墨技术现已诞生近10年,它反面的商场估值高达数亿美元。据研究人员估计,其商场价值在下个十年里还会迅速增长。导电油墨已被广泛运用于射频辨认标签、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。假如想进一步推行导电油墨技术,就必须使其导电性和外表运用性更上一个台阶。

  导电油墨技术

  德雷克塞尔大学材料与工程系教授Yury Gogotsi博士以为,德雷克塞尔纳米材料研究所制造的导电油墨在这两方面都取得了严重行进。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。而我们通过全MXene喷墨打印制造的微型超级电容器,其功用较其他导电油墨制造的储能设备有了大幅度前进。”

  尽管研究人员一直在企图寻觅根据纳米银、石墨烯和镓等新式导电材料的油墨制造方法,但将它们“无缝”融入制造进程始终是一个巨大的妨碍。


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  高速公路收费站应答器也运用了导电油墨技术。

  德雷克塞尔大学材料科学与工程研究人员、论文作者Babak Anasori博士以为,纳米银等制成的导电油墨无法适应“一步法”工艺。他解说说:“关于大多数纳米油墨而言,都需求运用添加剂来黏合纳米颗粒,然后实现高质量打印。也正因为如此,打印后需求额外的进程(如热处理或化学处理)来除去添加剂。关于MXene打印而言,我们只需求运用水、有机溶剂和MXene来制造油墨,打印后处理随之大大简化了。”

  MXene是一种碳基二维层状材料,与水和多种有机溶剂有一起的混合才能。MXene与溶剂混合后仍然能坚持导电功用。德雷克塞尔大学的研究人员现已研究了MXene在导电粘土、电磁干扰屏蔽涂层和无线天线中的运用。有了之前的技术储藏,将MXene用于导电油墨就仅仅简略的时刻、迭代问题了。

  喷墨打印机

  研究人员能够依据用户的需求,调整溶剂品种和MXene的浓度,以适应不同的打印机。Anasori博士说:“任何技术想要大规模推行,就必须让它具有易用性。喷墨打印机是家庭常见电子设备,只需我们能够提供合适的油墨,任何人都能自己制造未来电子设备。”

  研究人员对MXene油墨进行了一系列打印测试。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一起,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用,其导电性乃至比碳纳米管和石墨烯基导电油墨的导电性更高。

  柔性储能技术

  Anasori博士说:“与传统制造工艺相比,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,而且能够明显减少材料糟蹋。MXene油墨在未来具有宽广的运用空间。”