La impresión tridimensional (3D), también conocida como fabricación aditiva, se ha convertido en una poderosa tecnología para fabricar estructuras complejas con alta precisión. Sin embargo, el desarrollo de tintas adecuadas para la impresión 3D de materiales bidimensionales (2D), como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), ha sido un desafío. Estos materiales suelen ser propensos a la aglomeración y a la mala dispersión en disolventes, lo que dificulta la obtención de tintas uniformes y estables.

Para abordar estos desafíos, los investigadores han explorado varias estrategias para diseñar tintas basadas en materiales 2D imprimibles en 3D. Un enfoque común implica funcionalizar los materiales 2D con ligandos o polímeros adecuados para mejorar su dispersión y estabilidad en disolventes. Por ejemplo, el óxido de grafeno (GO) se puede funcionalizar con grupos que contienen oxígeno para formar dispersiones de GO que se pueden utilizar directamente para la impresión 3D. De manera similar, los TMD se pueden funcionalizar con ligandos orgánicos para mejorar su compatibilidad con disolventes y evitar la aglomeración.

Otra estrategia para desarrollar tintas basadas en materiales 2D imprimibles en 3D es utilizar materiales compuestos. En este enfoque, los materiales 2D se combinan con otros materiales, como polímeros, metales o cerámicas, para crear tintas compuestas con mejor capacidad de impresión y rendimiento. Por ejemplo, los compuestos de grafeno y polímero han mostrado resultados prometedores para la impresión 3D de estructuras conductoras y multifuncionales.

En términos de aplicaciones de almacenamiento de energía, las tintas basadas en materiales 2D imprimibles en 3D ofrecen varias ventajas. En primer lugar, estas tintas se pueden utilizar para fabricar electrodos de gran superficie con arquitecturas personalizadas, que pueden mejorar el rendimiento electroquímico de los dispositivos de almacenamiento de energía. En segundo lugar, la capacidad de controlar con precisión la composición y la deposición de la tinta permite optimizar las propiedades de los electrodos, como la porosidad, la conductividad y la resistencia mecánica. En tercer lugar, la impresión 3D permite la fabricación de estructuras de electrodos complejas, como electrodos interdigitados o arquitecturas jerárquicas, que pueden mejorar aún más el rendimiento del almacenamiento de energía.

En general, las tintas basadas en materiales 2D imprimibles en 3D tienen un gran potencial para avanzar en el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento. Estas tintas permiten la fabricación de estructuras de electrodos complejas con propiedades personalizadas, que pueden mejorar significativamente la capacidad de almacenamiento de energía, la densidad de potencia y la estabilidad cíclica de baterías, supercondensadores y otros dispositivos electroquímicos.