LLNL使用3D打印研发微架构超轻量级的电容

尽管包括苹果、三星在内的手机品牌都在致力于研发新一代的可折叠智能手机。可穿戴式健康设备也在向更轻、更薄、可折叠的领域发展。但其中的电能存储却是制约可折叠的一大因素。如何生产出超能的电容器？现在LLNL的最新研究成果有望解决这一问题。

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）开创了三维打印和多孔材料的交集，LLNL和加州大学圣克鲁斯分校的科学家们成功的通过3D打印出超级电容，通过超轻的石墨烯凝胶3D打印技术使得能源存储获得量变的突破。

这一突破将为智能手机、可穿戴设备、可植入设备、电动汽车和无线传感器带来高效的能源存储解决方案。

使用3D打印的过程称为直接墨水书写工艺，这种用于3D打印的氧化石墨烯复合油墨是在实验室设计出来的，LLNL的团队通过3D打印微架构制造出超级电容器电极，能够比当前同类电容薄10倍至100倍。这种轻便、紧凑和高性能的超级电容器，将对当前电子产品带来彻底的改变。

不仅又轻又薄，超级电容器还可以充得非常快，在理论上只需要几分钟或几秒钟即可达到全容量充电。在未来，这种3D打印的超级电容器将用于创建目前很难甚至不可能用其他方法生产的独特的电子产品，包括智能手机或完全定制的折叠装置，同时达到前所未有的性能水平。

石墨烯基油墨具有明显的优势，具有超高表面积、重量轻、弹性和导电率都比碳基材料高。石墨烯复合气凝胶超级电容器也非常稳定，研究人员报道，经过10000次充放电循环还仍然具有完好的充电能力。

石墨烯是一种令人难以置信的材料，通过石墨稀独特的结构和晶体排列方式，实现非凡的储能性能。3D科学谷了解到，之前在2015年4月，LLNL就取得石墨烯材料应用的突破，实验室的科研人员以石墨烯气凝胶做为3D打印的材料，并按照设计好的架构进行3D打印。打印出的石墨稀微格具有优异的导电性和表面积，可以作为存储能量的新载体，并可用于传感器、纳米电子学、催化、分离等应用。