sciencedaily.com網(wǎng)站4月17日報道，《自然通訊》雜志發(fā)文稱，愛爾蘭德雷克塞爾大學和三一學院的研究人員利用二維導電材料MXene，制造了可用于噴墨打印的“導電墨水”。這種導電墨水可以用于打印包括超級電容器在內(nèi)的任意尺寸或形狀的柔性儲能元件。

導電油墨技術(shù)已經(jīng)誕生近10年，它背后的市場估值高達數(shù)億美元。據(jù)研究人員估計，其市場價值在下個十年里還會迅速增長。導電油墨已被廣泛應(yīng)用于射頻識別標簽、高速公路收費站應(yīng)答器、便攜式電子產(chǎn)品電路板、車輛嵌入式天線和除霜器等。如果想進一步推廣導電油墨技術(shù)，就必須使其導電性和表面應(yīng)用性更上一個臺階。德雷克塞爾大學材料與工程系教授Yury Gogotsi博士認為，德雷克塞爾納米材料研究所制造的導電油墨在這兩方面都取得了重大進步。Gogotsi博士說：“導電油墨在高分辨率打印和高電荷存儲設(shè)備中的成就有限。而我們通過全MXene噴墨打印制造的微型超級電容器，其性能較其他導電油墨制造的儲能設(shè)備有了大幅度提高?！?/p>

盡管研究人員一直在試圖尋找基于納米銀、石墨烯和鎵等新型導電材料的油墨制造方法，但將它們“無縫”融入制造過程始終是一個巨大的障礙。德雷克塞爾大學材料科學與工程研究人員、論文作者Babak Anasori博士認為，納米銀等制成的導電油墨無法適應(yīng)“一步法”工藝。他解釋說：“對于大多數(shù)納米油墨而言，都需要使用添加劑來黏合納米顆粒，從而實現(xiàn)高質(zhì)量打印。也正因為如此，打印后需要額外的步驟（如熱處理或化學處理）來除去添加劑。對于MXene打印而言，我們只需要使用水、有機溶劑和MXene來制作油墨，打印后處理隨之大大簡化了?！?/p>

MXene是一種碳基二維層狀材料，與水和多種有機溶劑有獨特的混合能力。MXene與溶劑混合后仍然能保持導電性能。德雷克塞爾大學的研究人員已經(jīng)研究了MXene在導電粘土、電磁干擾屏蔽涂層和無線天線中的應(yīng)用。有了之前的技術(shù)儲備，將MXene用于導電油墨就只是簡單的時間、迭代問題了。研究人員可以根據(jù)用戶的需要，調(diào)整溶劑種類和MXene的濃度，以適應(yīng)不同的打印機。Anasori博士說：“任何技術(shù)想要大規(guī)模推廣，就必須讓它具備易用性。噴墨打印機是家庭常見電子設(shè)備，只要我們能夠提供合適的油墨，任何人都能自己制造未來電子設(shè)備?！?/p>

研究人員對MXene油墨進行了一系列打印測試。如在紙張、塑料和玻璃等多種基片上打印簡單電路、微型超級電容器和文本等。他們發(fā)現(xiàn)，打印出的線條可以厚度一致，導電能力與線條厚度有關(guān)。MXene打印出來的產(chǎn)品保持了良好的性能，其導電性甚至比碳納米管和石墨烯基導電油墨的導電性更高。Anasori博士說：“與傳統(tǒng)制造工藝相比，噴墨打印和擠壓打印等直接打印技術(shù)具有更好的定制性、擴展性和快速生產(chǎn)性，并且可以顯著減少材料浪費。MXene油墨在未來擁有廣闊的應(yīng)用空間?！?/p>

原創(chuàng)編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：唐林芳