广以理工《Commun. Mater.》:Aerosol Jet打印聚碳酸丙烯酯制备的低表面张力石墨烯墨水及在柔性电子中的应用
你是否想过,未来手机可以像纸一样折叠,智能手表能直接打印在衣服上?这一切离不开石墨烯— 被誉为“材料之王”的二维碳材料。然而,传统石墨烯打印墨水通常依赖表面活性剂或聚合物作为分散剂,这些添加剂在成像后需要高温处理以消除,从而限制了对热敏性底板的应用,影响了多样化的柔性电子制造。 最新突破:中国和以色列科学家开发出一种新型石墨烯墨水!使用聚丙烯碳酸酯(PPC)作为分散剂,搭配低表面张力溶剂,仅需220℃温和退火,即可在纸张上打印高性能微型超级电容器。在气溶胶喷射打印(AJP:Aerosol Jet Printing)技术的加持,让复杂电路轻松“跃然纸上”。
《Small》:MXene 3D-AJP,通过气溶胶3D打印技术实现二维MXene纳米片三维定向自由形态网络
随着微型电子设备、可穿戴技术的快速发展,片上储能器件需兼顾高能量密度与小体积,微型超级电容器(MSCs)成为核心候选,但传统平面电极结构存在活性物质负载低、离子传输路径长等问题。2D Ti₃C₂Tₓ MXene 材料凭借高比表面积与优异电化学性能,是制备高性能 MSCs 的理想选择,但其 3D 组装面临三大核心挑战:一是 MXene 纳米片间仅靠弱范德华力与氢键,缺乏强相互作用力,难以维持稳定 3D 架构;二是现有技术依赖粘结剂等添加剂,会占用活性位点、降低器件性能;三是传统 3D 打印技术分辨率低(通常>40μm)、长径比小(一般<0.3),无法实现高保真复杂 3D 微结构制备。 针对上述瓶颈,美国卡内基梅隆大学团队提出气溶胶喷射 3D 打印(AJP)无添加剂制备技术,成功实现 MXene 纳米片的 3D 自支撑组装,相关成果发表于《Small》期刊。
《Adv. Funct. Mater.》:基于气溶胶喷射打印技术的MXene 微型超级电容器用于柔性可水洗纺织品储能
随着科技的飞速发展,智能穿戴设备越来越普及,我们的日常生活、运动、健康监测甚至安全防护,都离不开这些“智能衣”。然而,要实现真正的“贴身”智能,关键之一是要解决能量供应的问题:传统的电池体积大、刚性强,不易融入柔软的纺织材料;而且电池的寿命、充放电性能、洗涤耐久性都面临挑战。 因此,发展轻便、柔性、可洗、性能优异的能源存储器,成为推动智能穿戴产业的重要突破口。而超级电容器(supercapacitor)以其高功率密度、长寿命、快速充放电等优点,成为理想的选择之一。能否将超级电容器直接集成到纺织品中,成为业界追求的“终极目标”。 今天,我们就来介绍一项令人振奋的技术突破——利用气溶胶喷射打印技术(AJP:Aerosol Jet Printing),将高性能的MXene材料直接“绘制”在衣物上,制造出既柔软又耐洗、性能卓越的微型超级电容器,为穿戴式电子带来全新变革。
《 ACS Appl. Energy Mater.》:3D气溶胶喷射打印石墨烯微型超级电容器阵列:采用空心柱电极实现高电压与高集成密度
当你戴着智能手表运动时,是否总担心电量突然告急?当物联网传感器遍布家居、城市时,如何为这些微型设备提供持久、可靠的能量供应?随着便携式、可穿戴电子设备和物联网技术的爆发式增长,传统储能器件在小型化、高集成、柔性化等方面的短板日益凸显。 近日,广东以色列理工学院、南方科技大学等机构的研究团队在《ACS Applied Energy Materials》上发表了一项突破性成果 —— 他们利用气溶胶喷射 3D 打印技术,成功制备出基于石墨烯空心柱电极(HPEs)的微型超级电容器(MSCs)阵列,不仅实现了 10V 高压输出,还拥有 102 cm⁻² 的超高集成密度,同时具备优异的弯曲稳定性,为微型储能设备的发展开辟了新路径。
《JACS》:微米级精度,气溶胶喷射打印实现COF薄膜的可控图案化与复合
在材料科学领域,共价有机框架(COFs)因其高比表面积、可调的孔结构以及优异的功能性,被视为下一代高性能材料的重要候选。然而,COFs的传统合成方法往往面临加工难、成型难、图案化难的瓶颈——它们通常不溶于常见溶剂,难以通过常规手段制备成薄膜或复杂结构。
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