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日本东北大学首次3D打印质子导电膜 推动可定制化储能设备发展

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58京牌 随着3D打印技术的发展,从可穿戴智能设备到自动驾驶汽车,越来越多的定制部件以更低的成本出现在各种应用中。,日本东北大学(Tohoku University)的研究团队首次3D打印出质子交换膜,这是电池、电化学电容器和燃料电池中的关键部件。研究人员表示,这项成果将有助于实现可定制化固态能源设备。

 (图片来源:TOHOKU) 

可定制形状储能设备,为相关应用提供了全新可能性,如无人机。该校研究人员Kazuyuki Iwase表示:“通过3D打印,可以根据需求构建结构。” 

目前的3D打印制造,侧重于对最终产品功能有益的结构部件,而不是赋予部件本身以功能。 

研究人员表示:“3D打印储能设备需要有专门的功能性墨水。我们开发了一种制造工艺,并合成出功能化纳米墨水,从而能够3D打印准固态储能设备。”

研究小组将无机二氧化硅纳米颗粒,与光固化树脂和质子传导液体混合在一起,并密切关注所产生的墨水粘度。研究人员表示,之前研究出来的墨水无法进行3D打印。通过按一定比例混合这些成分,研究人员开发出了可用于点胶3D打印机的墨水,即使经过紫外线照射固化,这些墨水仍能保持性能。为测试其性能,研究人员在两个碳电子电极之间加入一层打印膜,以制造可以操作的准固态电化学电容器。这是促使电子设备中发生能量储存和放电过程的关键部件。

 

研究人员表示:“由于能够自由选择用于固化的无机材料或树脂,因此我们推断这项技术可应用于各类准固态能量转换设备。与常规制造技术相比,对此类设备进行3D打印的能力,为质子导电设备开辟了新的可能性,比如可以调整形状以适应其供电的设备。” 

该团队计划改进墨水配方,以实现具有更复杂形状的纯3D打印储能设备,并寻找合作伙伴将其投入商用。

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