3D打印织物超级电容器的直接相干多墨水印刷

来源：WEST可穿戴电子

研究背景

具有短电荷载流子扩散路径的同轴纤维状超级电容器作为可穿戴电子设备的高性能能量存储设备是非常理想的。然而，基于用于制造纤维状能量器件的多步骤制造工艺的传统方法在制造过程，可扩展性和机械耐久性上仍然遇到持续的限制。

创新点

南洋理工大学Xiaodong Chen，Yuxin Tang课题组与西安理工大学Jianhong Peng课题组合作通过设计同轴针的内部结构和调节流变性能，通过直接相干的多墨水书写三维打印技术实现了多合一的同轴纤维状不对称超级电容器（FASC）设备 属性和复合墨水的进给速度。 得益于紧凑的同轴结构，FASC设备可在高质量负载下提供出色的面能量/功率密度，并具有出色的机械稳定性。作为系统集成的概念展览，FASC设备与机械单元和压力传感器集成在一起，分别实现高性能的自供电机械设备和监控系统。

文章解析

图1：各种FASC器件制造过程的示意图。比较传统FASC器件与（A）平行，（B）扭曲，（C和D）同轴架构以及（E）通过直接连贯的多墨水书写（DCMW）技术开发的三维（3D）打印同轴FASC器件的制备过程的示意图 。

图2：成品油墨的流变性能及成型示意图。

图3：电极和3D打印同轴FASC器件的结构和多种形状。

图4：3D打印同轴FASC器件的电化学性能。

图5：自供电系统的能量存储和转换：太阳能转换为电能，然后转换为机械能。

图6：集成3D打印同轴FASC器件和压力传感器在内的预制自能量监测系统的传感性能；FASC器件为压力传感器供电。

作者开发了3D打印直接相干多墨水书写技术，通过设计多核壳针的内部结构和结构，直接制造出具有超高面能量/功率密度的多合一同轴固态FASC器件。除了具有优异的器件性能，印刷同轴FASC器件的紧凑结构具有出色的柔韧性和机械稳定性能，经过5000次反复弯曲后的电容保持率为95.5％。另外作者展示了FASC器件可以用作按需储能单元，以驱动风车，抽水原型，电动汽车和压力传感器，从而提高性能。

参考文献：
https://advances.sciencemag.org/content/7/3/eabd6978