MicroFab Inkjet噴墨打印技術在助力制備微型超級電容器中的應用
哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院劉婧媛教授團隊研究通過使用MicroFab Jetlab II高精度噴墨打印系統實現了微電極表面形態和內部結構調節，成功提高微型超級電容器（MSCs）性能，經過 25000 次充電和放電測試后，電容保持率可高達 99.1%，MSCs 具有 1.6 V的寬電壓窗口、983.9 F cm-3 的體積電容和 342.4 mWh cm-3的能量密度，性能優于以前報道的噴墨打印 MSCs，在可穿戴微電子領域顯示出巨大的應用潛力。噴墨打印為技術微電子器件提供更高的性能輸出，助力下一代微電子技術發展。
關鍵詞：噴墨打印、微型超級電容器、可穿戴微電子、3D N-MXene 、復合材料
▶結構創新：研究探索了一種新穎的 3D N-MXene/NiCo2S4 多孔網絡，XPS 展示了 Ni原子和 O 原子的新橋接機制，DFT 計算表明，N-MXene 的 O 原子可以從NiCo2S4 的 Ni 原子中捕獲電子，導致 3D N-MXene/NiCo2S4 界面區域的電荷重新分布，從而增強復合材料的結構穩定性。
▶性能優異：經過 25000 次充電和放電測試后，電容保持率可高達 99.1%，MSCs 具有 1.6 V的寬電壓窗口、983.9 F cm-3 的體積電容和342.4 mWh cm-3 的能量密度，性能優于以前報道的噴墨打印 MSCs，并可集成在柔性電子應用中。
▲圖1：用于噴墨打印的3D褶皺N-MXene/NiCo2S4的制造示意圖，以及HMSC的組裝過程
▲圖2：噴墨打印的形狀定制和微電極制備
▲圖3：混合MSCs的實際應用
參考文獻：
[1] Sun P ,Liu J ,Liu Q , et al. Stable 3D porous N-MXene/NiCo2S4 network with Ni–O atomic bridging for printed hybrid micro-supercapacitors [J]. Chemical Engineering Journal, 2024, 493:152731.
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