Per la prima volta, un team di ricercatori della School of Materials e del National Graphene Institute dell’Università di Manchester hanno formulato inchiostri usando il materiale 2D MXene per produrre elettrodi interdigitati stampati in 3D.
Come pubblicato in Advanced Materials, questi inchiostri sono stati utilizzati su elettrodi di stampa 3D che possono essere utilizzati in dispositivi di accumulo di energia come i supercondensatori. Il MXene, un materiale bidimensionale simile all’argilla composto da metalli di transizione precoce (come il titanio) e atomi di carbonio, è stato sviluppato per la prima volta dalla Drexel University. Tuttavia, a differenza della maggior parte delle argille, MXene mostra un’alta conduttività elettrica all’essiccamento ed è idrofilo, permettendo loro di essere facilmente dispersi in sospensioni e inchiostri acquosi.
Gli inchiostri 2D come accumulo di energia
Il grafene è stato il primo materiale bidimensionale al mondo, più conduttivo del rame, molte più volte più resistente dell’acciaio, flessibile, trasparente e un milione di volte più sottile del diametro di un capello umano.
Sin dal suo isolamento, il grafene ha aperto le porte all’esplorazione di altri materiali bidimensionali, ciascuno con una gamma di proprietà diverse. Tuttavia, per utilizzare queste proprietà uniche, i materiali 2D devono essere integrati in modo efficiente in dispositivi e strutture. L’approccio di produzione e le formulazioni dei materiali sono essenziali per realizzare questo.
Dr. Suelen Barg, che ha guidato il team, ha dichiarato: “Dimostriamo che grandi scaglie di MXene coprono uno spessore di alcuni atomi e che l’acqua può essere utilizzata in modo indipendente per formulare inchiostri con un comportamento viscoelastico molto specifico per la stampa. Questi inchiostri possono essere stampati direttamente in 3D in architetture autoportanti Grazie all’eccellente conduttività elettrica di MXene, possiamo utilizzare i nostri inchiostri per stampare direttamente in 3D i supercondensatori senza collettore di corrente. Le proprietà reologiche uniche combinate con la sostenibilità dell’approccio offrono molte opportunità da esplorare, soprattutto in accumulo di energia e applicazioni che richiedono le proprietà funzionali di MXene 2D nelle architetture 3D personalizzate. “
Wenji and Jae, Ph.D. gli studenti del Nano3D Lab dell’Università hanno dichiarato: “La produzione additiva offre un possibile metodo per costruire dispositivi energetici multi-materiale personalizzati, dimostrando la capacità di catturare il potenziale di MXene per l’uso in applicazioni energetiche. Speriamo che questa ricerca aprirà le strade a pieno sbloccare il potenziale di MXene per l’utilizzo in questo campo. “
“Le proprietà reologiche uniche unite alla sostenibilità dell’approccio aprono molte opportunità da esplorare, in particolare per quanto riguarda lo stoccaggio di energia e le applicazioni che richiedono le proprietà funzionali del MXene 2D nelle architetture 3D personalizzate”, ha affermato il Dr. Suelen Barg, School of Materials.