3D打印方法可以改善微储能

使便携式设备更加紧凑和节能的一个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展示了一种制造玻璃微超级电容器（MSC）的3D打印方法，该方法降低了形成MSC所需的复杂纳米级特征所需的复杂性和时间

KTH微纳系统教授Frank Niklaus表示，这一进步可能会带来更紧凑、更节能的便携式设备，包括自持传感器、可穿戴设备和其他物联网应用。他们的研究发表在ACS Nano上

新方法解决了制造此类器件的两个关键挑战。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快速离子传输。KTH这项研究的主要作者黄伯涵表示，这项新研究解决了超短激光脉冲3D打印技术的两个挑战

研究人员发现，超短激光脉冲可以在类玻璃前体材料氢倍半硅氧烷（HSQ）中同时引发两个反应。一种反应导致自组织纳米板的形成，而第二种反应将前体转化为富硅玻璃，这是3D打印过程的基础。这使得能够快速精确地制造具有大量开放通道的电极，从而最大限度地扩大表面积并加快离子传输

研究人员通过3D打印微型超级电容器展示了这种方法，即使在快速充电和放电时也表现良好

黄说：“我们的发现代表了微细加工技术的重大飞跃，对高性能储能设备的发展具有广泛的意义。”。“除了MSC，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。”

这些影响对目前常用的技术也很重要。Niklaus说，非微型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源，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更加紧凑和高效。”