據(jù)外媒報道，堪薩斯州立大學工業(yè)和制造系統(tǒng)工程副教授Suprem Das領導的研究團隊與大學物理學杰出教授Christopher Sorensen合作，展示了制造基于石墨烯的納米墨水的潛在方法，以柔性和可打印的電子產(chǎn)品的形式添加制造超級電容器。

超級電容器是一種可以在幾十秒內(nèi)快速充電和放電的能源設備。隨著世界各地的研究人員研究超級電容器替代電池的可能性，Das領導的團隊提出了另一種預測。該團隊的工作可以將其整合，以克服電池的緩慢充電過程。此外，Das一直在開發(fā)小型超級電容器的增材制造--稱為微型超級電容器--以便有一天它們可以用于硅加工中的晶圓級集成。

Das說：“增材制造是令人著迷的，具有成本效益，并具有多功能的設計考慮。”

該團隊已經(jīng)開發(fā)出了經(jīng)過10000次充放電循環(huán)測試的超級電容器，這個數(shù)字對于評估這些設備的可靠性是很有希望的，Das表示該團隊還在研究這些微型超級電容器的多功能性，在機械柔性表面上打印。為此，他們使用了20微米厚的聚酰亞胺--塑料--基底，可靠性很高。Das對將新興材料轉化為設備十分感興趣。

“當你考慮最好的材料并希望制造最好的設備時，它并不簡單和直接，”Das說。“人們需要再了解器件所涉及的基礎物理學和化學。”

Das的發(fā)明的另一個優(yōu)勢是他通過與Sorensen的建設性討論可視化的綠色研究方面。當Das遇到Sorensen 時，他意識到他可以利用他在增材制造方面的專業(yè)知識，將這些材料轉化為有用的東西;在這種情況下，制造微小的儲能裝置。

幾個月后，Das在開發(fā)出納米墨水技術后申請了美國專利，并將其用于展示打印的微型超級電容器。

Das 對與 Sorensen 形成這種協(xié)同合作特別感興趣，因為石墨烯生產(chǎn)過程和他自己研究小組的石墨烯油墨制造過程具有高能效、高度可擴展和無化學成分的特點。Das 說，這兩種工藝都是專利/正在申請專利的技術，在工業(yè)上具有相關性。

"我們通過在一個多升的室內(nèi)引爆富含燃料的不飽和碳氫化合物(如乙炔)與氧氣的混合物來制造高質量的多層石墨烯，"Sorensen說。"我們的專利方法很簡單，只需要很少的能量，因此對生態(tài)環(huán)境是無害的;不需要有毒的化學品;并且已經(jīng)擴大了規(guī)模，可以產(chǎn)生高質量、廉價的石墨烯。"

石墨烯被認為是一種具有很大潛力的神奇材料，因為它具有許多超強的物理特性，許多石墨烯制造方法已經(jīng)在全球范圍內(nèi)被開發(fā)出來，石墨烯的生產(chǎn)量也達到了噸級。然而，技術專家們很清楚，石墨烯還沒有進入市場，因為這些方法都沒有在經(jīng)濟、生態(tài)和產(chǎn)品質量方面進行適當?shù)慕M合，使石墨烯能夠發(fā)揮其潛力。但據(jù)Sorensen和Das說，堪薩斯州立大學追求的生產(chǎn)石墨烯和納米墨水的方法都在解決所有這些要求的目標上。

這項研究最近作為封面文章發(fā)表在《ACS應用能源材料雜志》上。