隨著3D打印技術的發(fā)展,從可穿戴智能設備到自動駕駛汽車,越來越多的定制部件以更低的成本出現在各種應用中。據外媒報道,日本東北大學(Tohoku University)的研究團隊首次3D打印出質子交換膜,這是電池、電化學電容器和燃料電池中的關鍵部件。研究人員表示,這項成果將有助于實現可定制化固態(tài)能源設備。
(圖片來源:TOHOKU)
可定制形狀儲能設備,為相關應用提供了全新可能性,如無人機。該校研究人員Kazuyuki Iwase表示:“通過3D打印,可以根據需求構建結構?!?/p>
目前的3D打印制造,側重于對最終產品功能有益的結構部件,而不是賦予部件本身以功能。
研究人員表示:“3D打印儲能設備需要有專門的功能性墨水。我們開發(fā)了一種制造工藝,并合成出功能化納米墨水,從而能夠3D打印準固態(tài)儲能設備?!?/p>
研究小組將無機二氧化硅納米顆粒,與光固化樹脂和質子傳導液體混合在一起,并密切關注所產生的墨水粘度。研究人員表示,之前研究出來的墨水無法進行3D打印。通過按一定比例混合這些成分,研究人員開發(fā)出了可用于點膠3D打印機的墨水,即使經過紫外線照射固化,這些墨水仍能保持性能。為測試其性能,研究人員在兩個碳電子電極之間加入一層打印膜,以制造可以操作的準固態(tài)電化學電容器。這是促使電子設備中發(fā)生能量儲存和放電過程的關鍵部件。
研究人員表示:“由于能夠自由選擇用于固化的無機材料或樹脂,因此我們推斷這項技術可應用于各類準固態(tài)能量轉換設備。與常規(guī)制造技術相比,對此類設備進行3D打印的能力,為質子導電設備開辟了新的可能性,比如可以調整形狀以適應其供電的設備?!?/p>
該團隊計劃改進墨水配方,以實現具有更復雜形狀的純3D打印儲能設備,并尋找合作伙伴將其投入商用。
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