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  • Las tintas basadas en materiales 2D imprimibles en 3-D prometen mejorar los dispositivos de almacenamiento de energía

    Crédito:Universidad de Manchester

    Por primera vez, un equipo de investigadores, de la Escuela de Materiales y el Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester han formulado tintas utilizando el material 2-D MXene, para producir electrodos interdigitados impresos en 3D.

    Como se publicó en Materiales avanzados , Estas tintas se han utilizado para imprimir electrodos en 3D que se pueden utilizar en dispositivos de almacenamiento de energía como supercondensadores.

    MXene, un material bidimensional 'parecido a la arcilla' compuesto de metales de transición tempranos (como el titanio) y átomos de carbono, fue desarrollado por primera vez por la Universidad de Drexel. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de las arcillas, MXene muestra una alta conductividad eléctrica al secarse y es hidrófilo, permitiendo que se dispersen fácilmente en suspensiones acuosas y tintas.

    El grafeno fue el primer material bidimensional del mundo, más conductivo que el cobre, mucho más fuerte que el acero, flexible, transparente y un millón de veces más delgado que el diámetro de un cabello humano.

    Desde su aislamiento, el grafeno ha abierto las puertas a la exploración de otros materiales bidimensionales, cada uno con una gama de propiedades diferentes. Sin embargo, para hacer uso de estas propiedades únicas, Los materiales 2-D deben integrarse de manera eficiente en dispositivos y estructuras. El enfoque de fabricación y las fórmulas de los materiales son esenciales para lograr esto.

    El Dr. Suelen Barg, quien dirigió el equipo, dijo:"Demostramos que los grandes copos de MXene que abarcan unos pocos átomos de espesor, y el agua se puede utilizar de forma independiente para formular tintas con un comportamiento viscoelástico muy específico para la impresión. Estas tintas se pueden imprimir directamente en 3D en arquitecturas independientes de más de 20 capas de altura. Debido a la excelente conductividad eléctrica de MXene, podemos emplear nuestras tintas para imprimir directamente en 3D supercondensadores sin colector de corriente. Las propiedades reológicas únicas combinadas con la sostenibilidad del enfoque abren muchas oportunidades para explorar, especialmente en almacenamiento de energía y aplicaciones que requieren las propiedades funcionales de 2-D MXene en arquitecturas 3D personalizadas ".

    Wenji y Jae, Doctor. estudiantes del Laboratorio Nano3D de la Universidad, dijo:"La fabricación aditiva ofrece un método posible de construcción personalizada, dispositivos de energía multimateriales, demostrando la capacidad de capturar el potencial de MXene para su uso en aplicaciones energéticas. Esperamos que esta investigación abra caminos para desbloquear completamente el potencial de MXene para su uso en este campo ".

    "Las propiedades reológicas únicas combinadas con la sostenibilidad del enfoque abren muchas oportunidades para explorar, especialmente en almacenamiento de energía y aplicaciones que requieren las propiedades funcionales de 2-D MXene en arquitecturas 3-D personalizadas, "dijo la Dra. Suelen Barg, Escuela de Materiales.

    El rendimiento y la aplicación de estos dispositivos dependen cada vez más del desarrollo y la fabricación escalable de materiales innovadores para mejorar su rendimiento.

    Los supercondensadores son dispositivos que pueden producir cantidades masivas de energía mientras usan mucha menos energía que los dispositivos convencionales. Se ha trabajado mucho en el uso de materiales 2-D en este tipo de dispositivos debido a su excelente conductividad, además de tener el potencial de reducir el peso del dispositivo.

    Los usos potenciales de estos dispositivos son para la industria automotriz, como en los coches eléctricos, así como en los teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos.


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