Inchiostro di ossido di grafene altamente concentrato per una facile stampa 3D di supercondensatori

Cina: Supercondensatori per stampa 3D con inchiostro all’ossido di grafene
28 giugno 2019 da Bridget O’Neal Stampa 3D di storie in primo piano

In ” Inchiostro di ossido di grafene altamente concentrato per una facile stampa 3D di supercondensatori “, i ricercatori internazionali Shangwen Ling, Wenbin Kang, Shanwen Tao e Chuhong Zhang approfondiscono la fabbricazione di dispositivi di archiviazione dell’energia stampati in 3D, utilizzando inchiostri basati su grafene per realizzare supercondensatori.

Gli autori si concentrano sui vantaggi della scrittura a inchiostro diretta, adatta per la creazione di materiali strutturali ed elettrici, insieme a materiali biologici. Normalmente viene estruso attraverso un ago o tramite pressione meccanica. Oggi è uno dei tipi preferiti di fabbricazione per ricercatori e scienziati, con l’offerta di grafene:

Eccellenti proprietà meccaniche
Stabilità chimica
Alta conducibilità elettrica
L’ossido di grafene offre anche migliori capacità di dispersione, ma deve essere fornito nelle giuste concentrazioni per offrire una transizione da liquido a solido solido. In questa ricerca, gli autori hanno utilizzato un concentrato di GO a 200 mg / ml con un modulo elastico molto alto dell’ordine di 10 6  Pa.

“L’inchiostro era di proprietà reologiche desiderate per la stampa 3D. Inoltre, per preservare l’integrità della struttura di grafene stampata in acqua, la soluzione di dimetil ottadecil [3-trimetossisililpropil] ammonio cloruro [DMAOP] è stata utilizzata come agente di funzionalizzazione per rimuovere i gruppi ossidrilici di GO prima della riduzione “, hanno affermato gli autori. “Sono stati realizzati anche supercondensatori stampati in 3D in diversi strati con capacità areale scalata. I risultati hanno una grande promessa e sono molto istruttivi per la realizzazione di futuristici supercondensatori ad alta densità energetica in orme limitate per l’elettronica miniaturizzata. “

I ricercatori hanno scoperto che l’inchiostro GO è adatto alla creazione di dispositivi funzionali, ma era necessario un processo di funzionalizzazione. La struttura GO richiedeva un lavaggio accurato prima della riduzione.

“Tuttavia, a causa della grande quantità di gruppi idrossilici funzionali idrofili esistenti su GO, è estremamente incline alla permeazione dell’acqua tra gli strati GO, con conseguente smontaggio della struttura stampata”, hanno affermato i ricercatori.

Vi è la necessità di piccoli ma potenti dispositivi di accumulo di energia che possano essere dotati di grandi capacità areali. Il team ha fabbricato supercondensatori di 3, 6 e 12 strati. Gli elettrodi sono stati studiati per “prestazioni elettrochimiche”, mostrando come i materiali attivi possano essere utilizzati in modo efficiente e contribuiscano all’accumulo di capacità interfacciali a doppio strato. I ricercatori hanno scoperto che sotto la densità di 0,2 A / g, tutti gli elettrodi erano in grado di chiudere capacità gravimetriche, con la proposta che tutti i materiali efficaci potessero essere usati per costruire capacità di doppio strato interfacciali.

Gli autori hanno scoperto che l’enorme valore di capacità (reso possibile dalla stampa 3D) è “eccezionale” e sebbene la conduttività possa essere stata ridotta a causa della funzionalizzazione della superficie e dell’impedenza indotta.

“I risultati illustrano una strategia facile ed efficace per la creazione di un’impalcatura conduttiva strutturata in 3D per l’applicazione di accumulo di energia, che potrebbe creare profonde implicazioni per richieste di potenza futuristiche”, hanno concluso i ricercatori.

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