據(jù)外媒報(bào)道，堪薩斯州立大學(xué)工業(yè)和制造系統(tǒng)工程副教授Suprem Das領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)與大學(xué)物理學(xué)杰出教授Christopher Sorensen合作，展示了制造基于石墨烯的納米墨水的潛在方法，以柔性和可打印的電子產(chǎn)品的形式添加制造超級(jí)電容器。

超級(jí)電容器是一種可以在幾十秒內(nèi)快速充電和放電的能源設(shè)備。隨著世界各地的研究人員研究超級(jí)電容器替代電池的可能性，Das領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提出了另一種預(yù)測(cè)。該團(tuán)隊(duì)的工作可以將其整合，以克服電池的緩慢充電過(guò)程。此外，Das一直在開(kāi)發(fā)小型超級(jí)電容器的增材制造--稱為微型超級(jí)電容器--以便有一天它們可以用于硅加工中的晶圓級(jí)集成。

Das說(shuō)：“增材制造是令人著迷的，具有成本效益，并具有多功能的設(shè)計(jì)考慮。”

該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了經(jīng)過(guò)10000次充放電循環(huán)測(cè)試的超級(jí)電容器，這個(gè)數(shù)字對(duì)于評(píng)估這些設(shè)備的可靠性是很有希望的，Das表示該團(tuán)隊(duì)還在研究這些微型超級(jí)電容器的多功能性，在機(jī)械柔性表面上打印。為此，他們使用了20微米厚的聚酰亞胺--塑料--基底，可靠性很高。Das對(duì)將新興材料轉(zhuǎn)化為設(shè)備十分感興趣。

“當(dāng)你考慮最好的材料并希望制造最好的設(shè)備時(shí)，它并不簡(jiǎn)單和直接，”Das說(shuō)。“人們需要再了解器件所涉及的基礎(chǔ)物理學(xué)和化學(xué)。”

Das的發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是他通過(guò)與Sorensen的建設(shè)性討論可視化的綠色研究方面。當(dāng)Das遇到Sorensen 時(shí)，他意識(shí)到他可以利用他在增材制造方面的專業(yè)知識(shí)，將這些材料轉(zhuǎn)化為有用的東西;在這種情況下，制造微小的儲(chǔ)能裝置。

幾個(gè)月后，Das在開(kāi)發(fā)出納米墨水技術(shù)后申請(qǐng)了美國(guó)專利，并將其用于展示打印的微型超級(jí)電容器。

Das 對(duì)與 Sorensen 形成這種協(xié)同合作特別感興趣，因?yàn)槭┥a(chǎn)過(guò)程和他自己研究小組的石墨烯油墨制造過(guò)程具有高能效、高度可擴(kuò)展和無(wú)化學(xué)成分的特點(diǎn)。Das 說(shuō)，這兩種工藝都是專利/正在申請(qǐng)專利的技術(shù)，在工業(yè)上具有相關(guān)性。

"我們通過(guò)在一個(gè)多升的室內(nèi)引爆富含燃料的不飽和碳?xì)浠衔?如乙炔)與氧氣的混合物來(lái)制造高質(zhì)量的多層石墨烯，"Sorensen說(shuō)。"我們的專利方法很簡(jiǎn)單，只需要很少的能量，因此對(duì)生態(tài)環(huán)境是無(wú)害的;不需要有毒的化學(xué)品;并且已經(jīng)擴(kuò)大了規(guī)模，可以產(chǎn)生高質(zhì)量、廉價(jià)的石墨烯。"

石墨烯被認(rèn)為是一種具有很大潛力的神奇材料，因?yàn)樗哂性S多超強(qiáng)的物理特性，許多石墨烯制造方法已經(jīng)在全球范圍內(nèi)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，石墨烯的生產(chǎn)量也達(dá)到了噸級(jí)。然而，技術(shù)專家們很清楚，石墨烯還沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)，因?yàn)檫@些方法都沒(méi)有在經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，使石墨烯能夠發(fā)揮其潛力。但據(jù)Sorensen和Das說(shuō)，堪薩斯州立大學(xué)追求的生產(chǎn)石墨烯和納米墨水的方法都在解決所有這些要求的目標(biāo)上。

這項(xiàng)研究最近作為封面文章發(fā)表在《ACS應(yīng)用能源材料雜志》上。