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2021-09-11
顆粒在線訊：基于墨水的絲網(wǎng)印刷工藝是一種具有成本效益和高吞吐量的可擴(kuò)展制造可穿戴電子設(shè)備的實(shí)用方法。然而，在此類器件的電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率方面仍然存在一些挑戰(zhàn)。
基于此，浙江理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研究了 EGaIn/絲素蛋白 (SF) 墨水和絲網(wǎng)印刷策略，以制造基于高電導(dǎo)率 EGaIn 集電極的石墨烯 3D 陣列結(jié)構(gòu)微型超級電容器 (MSC)。團(tuán)隊(duì)提出一種 EGaIn/SF 墨水和石墨烯 3D 陣列結(jié)構(gòu) MSC 的可擴(kuò)展制造策略，隨后揭示了 EGaIn 層的電導(dǎo)率恢復(fù)機(jī)制和 3D 陣列結(jié)構(gòu)多向離子擴(kuò)散效應(yīng)。SF和EGaIn在超聲輔助下的協(xié)調(diào)和螯合促進(jìn)了EGaIn液滴尺寸的縮小和EGaIn/SF墨水的穩(wěn)定性。隨后，絲網(wǎng)印刷的 EGaIn/SF 圖案經(jīng)過重力沉積、蒸發(fā)誘導(dǎo)和機(jī)械燒結(jié)，以恢復(fù) EGaIn 層的導(dǎo)電性。此外，受益于 EGaIn 的自愈作用，表面變得更光滑。同時(shí)，叉指電極的石墨烯3D陣列結(jié)構(gòu)提供了大的比表面積和多方向的離子擴(kuò)散效應(yīng)，進(jìn)而改變離子擴(kuò)散路徑，增加離子擴(kuò)散方向和速率，3D陣列結(jié)構(gòu)越有序， MSCs 的電化學(xué)性能更為突出，在 25 μA cm-2的電流密度下 MSCs-100提供了35.72 mF cm-2的出色面積（體積）電容(10.26 F cm-3)，并具有卓越的柔韌性和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，作者還實(shí)現(xiàn)了集成設(shè)備的循環(huán)穩(wěn)定性表征，這在未來柔性和可穿戴電子產(chǎn)品中具有巨大的應(yīng)用潛力。
圖1.EGaIn/SF 墨水的制備和表征。
相關(guān)論文以題為Highly Conductive EGaIn/Silk Fibroin Ink for graphene 3D Array Structure Micro-supercapacitors發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。通訊作者是浙江理工大學(xué)胡毅教授。
參考文獻(xiàn)：doi.org/10.1016/j.cej.2021.132084
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