2024-11-13 09:04 来源：本站编辑
使便携式设备更紧凑、更节能的关键在于精确的纳米级储能电容器。瑞典的研究人员报告说，他们已经用一种独特的3D打印方法解决了这一挑战。
KTH皇家理工学院的研究人员进行了演示介绍了一种用于制造玻璃微型超级电容器（MSCs）的3D打印方法，该方法降低了形成MSCs所需的复杂纳米级特征所需的复杂性和时间。
KTH的微纳米系统教授弗兰克·尼克劳斯（Frank Niklaus）说，这一进展可能会导致更紧凑、更节能的便携式设备，包括自我维持的传感器、可穿戴设备和其他物联网应用。他们的研究发表在ACS Nano杂志上。
这种新方法解决了制造这种设备的两个关键挑战。微型超级电容器的性能在很大程度上取决于其存储和传导电能的电极。因此，它们需要更大的电极表面积，并且需要纳米级通道来促进离子的快速传输。该研究的主要作者，KTH的Po-Han Huang说，新的研究通过超短激光脉冲3D打印技术解决了这两个挑战。
研究人员发现，超短激光脉冲可以在硅氧烷氢（HSQ）（一种类似玻璃的前体材料）中诱导两种同时发生的反应。一种反应导致自组织纳米板的形成，而第二种反应将前驱体转化为富硅玻璃，这是3D打印过程的基础。这使得具有大量开放通道的电极能够快速精确地制造，从而最大化表面积并加速离子传输。
研究人员通过3d打印微型超级电容器展示了这种方法，即使在快速充放电时也表现良好。
“我们的发现代表了微制造的重大飞跃，对高性能储能设备的发展具有广泛的意义，”黄说。“除了MSCs，我们的方法在光通信、纳米机电传感器和5D光数据存储等领域也有令人兴奋的潜在应用。”
这对目前普遍使用的技术也具有重要意义。尼克劳斯说，非微型类型的超级电容器已经在收集制动过程中产生的能量，稳定消费电子产品的电力供应，并优化可再生能源的能量捕获。“微型超级电容器有可能使这些应用变得更紧凑、更高效。”
