有望改善储能装置：2D材料基油墨

来自曼彻斯特大学材料学院和国家石墨烯研究所的一组研究人员首次使用2D材料MXene配置墨水，3D打印出了叉指电极。正如Advanced Materials期刊所发布的那样，这些油墨已被用于3D打印电极，可用于超级电容器等储能设备。

MXene是一种由早期过渡金属(如钛)和碳原子组成的“粘土状”二维材料，最早由美国德雷塞尔大学开发。然而，与大多数粘土不同，MXene在干燥时显示出高导电性并且是亲水的，使得它们易于分散在水性悬浮液和油墨中。它具有石墨烯高比表面积、高电导率的特点，又具备组分灵活可调，最小纳米层厚可控等优势，已在储能、吸附、传感器、导电填充剂等领域展现出巨大的潜力。

石墨烯是世界上第一种二维材料，比铜更具导电性，比钢更强，柔韧，透明，比人类头发的直径薄一百万倍。

自其隔离以来，石墨烯为探索其他二维材料打开了大门，每种材料都具有一系列不同的特性。然而，为了利用这些独特的性质，需要将2D材料有效地集成到器件和结构中。制造方法和材料配方对于实现这一点至关重要。

领导该团队的Suelen Barg博士说：“我们证明大量的MXene薄片可以覆盖几个原子厚度，水可以独立地用于配制具有非常特殊的粘弹性行为的油墨用于印刷。这些油墨可以直接3D打印成高度超过20层的独立式结构。由于MXene具有出色的导电性，我们可以将我们的墨水直接应用于无需三维印刷集电极的超级电容器。独特的流变特性与该方法的可持续性相结合，为探索提供了许多机会，特别是在能量存储和需要2D MXene功能特性的应用中，定制的3D架构。”

大学Nano3D实验室的学生Wenji和Jae说：“增材制造提供了一种可能的方法来构建定制的多材料能源设备，展示了捕捉MXene在能源应用中使用潜力的能力。我们希望这项研究能够全面开辟道路。释放MXene在这一领域的潜力。”

“独特的流变特性与该方法的可持续性相结合，为探索提供了许多机会，特别是在能量存储和需要2D MXene在定制的3D架构中的功能特性的应用中，”材料学院Suelen Barg博士补充道。

这些设备的性能和应用越来越依赖于创新材料的开发和可扩展制造，以提高其性能。

超级电容器是能够产生大量功率同时使用比传统设备少得多的能量的设备。由于它们具有优异的导电性并且具有减小器件重量的潜力，因此在这些类型的器件中使用2D材料已经进行了许多工作。这些设备的潜在用途是用于汽车工业，例如电动汽车以及移动电话和其他电子设备。