中國3D打印超級電容器和石墨烯氧化物墨水
時間：2019-07-02 05:07 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：298次
國際研究人員在“高濃度氧化石墨油墨用于超級電容器的簡易3D打印”中，進一步深入研究3D打印儲能裝置的制造，使用石墨烯基油墨制造超級電容器。作者專注于直接墨水書寫的好處，適用于創建結構和電子材料，以及生物材料。它通常通過針頭或通過機械壓力擠出。對于研究人員和科學家來說，它是目前優選的制造類型之一——石墨烯：
優異的機械性能
化學穩定性
導電率高
氧化石墨烯還具有更好的分散能力，但必須以適當的濃度提供，以提供“液體到軟固體的轉變。”在這項研究中，作者使用濃度為200mg / mL的GO，具有很高的彈性，模量約為106Pa。
“該油墨具有3D打印所需的流變性質。此外，為了保持打印石墨烯結構在水中的完整性，二甲基十八烷基[3-三甲氧基甲硅烷基丙基]氯化銨溶液[DMAOP]用作官能化試劑，以在還原前除去GO的羥基，”作者說。“還實現了具有縮放面電容的不同層中的3D打印超級電容器。該研究結果具有很大的前景，并且對于在微型電子設備的有限足跡中實現未來主義的高能量密度超級電容器非常有用。”
研究人員發現GO墨水適用于創建功能設備，但需要功能化過程。 GO結構需要在還原前徹底清洗。“然而，由于GO上存在大量親水性羥基官能團，因此極易在GO層之間滲透水分，從而導致打印結構的分解，”研究人員表示。
需要小而強大的能量存儲設備，可以“賦予大面積電容。”該團隊制造了3層，6層和12層的超級電容器。研究電極的“電化學性能”，結果表明活性材料可以有效利用并有助于界面雙層電容的積累。研究人員發現，在0.2 A / g的密度下，所有電極都具有接近的重量電容，建議所有有效材料都可用于建立界面雙層電容。
作者發現巨大的電容值（通過3D打印實現）是“出色的”，盡管由于表面功能化和感應阻抗導致電導率可能會降低。研究人員總結說：“研究結果表明了一種簡單有效的策略，可用于創建用于儲能應用的三維結構導電支架，這可能會對未來電力需求產生深遠影響。”
3D打印能量存儲是一個重要的主題，因為它允許更實惠但功能強大的方式來創建可穿戴設備的電池，信息存儲和氣凝膠等新材料。
優異的機械性能
化學穩定性
導電率高
氧化石墨烯還具有更好的分散能力，但必須以適當的濃度提供，以提供“液體到軟固體的轉變。”在這項研究中，作者使用濃度為200mg / mL的GO，具有很高的彈性，模量約為106Pa。
（a），（b）從高濃度油墨中獲得的多孔GO和（c），（d）其還原樣品的SEM圖像。
“該油墨具有3D打印所需的流變性質。此外，為了保持打印石墨烯結構在水中的完整性，二甲基十八烷基[3-三甲氧基甲硅烷基丙基]氯化銨溶液[DMAOP]用作官能化試劑，以在還原前除去GO的羥基，”作者說。“還實現了具有縮放面電容的不同層中的3D打印超級電容器。該研究結果具有很大的前景，并且對于在微型電子設備的有限足跡中實現未來主義的高能量密度超級電容器非常有用。”
研究人員發現GO墨水適用于創建功能設備，但需要功能化過程。 GO結構需要在還原前徹底清洗。“然而，由于GO上存在大量親水性羥基官能團，因此極易在GO層之間滲透水分，從而導致打印結構的分解，”研究人員表示。
需要小而強大的能量存儲設備，可以“賦予大面積電容。”該團隊制造了3層，6層和12層的超級電容器。研究電極的“電化學性能”，結果表明活性材料可以有效利用并有助于界面雙層電容的積累。研究人員發現，在0.2 A / g的密度下，所有電極都具有接近的重量電容，建議所有有效材料都可用于建立界面雙層電容。
（a）在電流密度為0.2和0.4A / g時，不同層的3D打印電極的恒電流充放電曲線的比較; （b）打印結構的特定面積和重量電容與打印層數之間的關系。 c）在具有不同打印層的電極之間的EIS光譜中的比較; d）顯示打印的12層電極的橫截面的數字圖像。
作者發現巨大的電容值（通過3D打印實現）是“出色的”，盡管由于表面功能化和感應阻抗導致電導率可能會降低。研究人員總結說：“研究結果表明了一種簡單有效的策略，可用于創建用于儲能應用的三維結構導電支架，這可能會對未來電力需求產生深遠影響。”
3D打印能量存儲是一個重要的主題，因為它允許更實惠但功能強大的方式來創建可穿戴設備的電池，信息存儲和氣凝膠等新材料。
（a）顯示DMAOP與GO的反應機理的示意圖; （b）在DMAOP處理之前和之后從高濃度油墨獲得的GO的FT-IR光譜; （c）將具有/不具有DMAOP官能化的樣品的數字圖像在水中浸泡24小時以比較它們的穩定性。
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