首款3D打印的质子传导膜为量身定制的储能设备铺平了道路

从可穿戴智能设备到自动驾驶汽车，3D打印的出现和可用性的提高正导致以更低的成本实现更多可定制部件，而这些应用的成本却越来越低。现在，东北大学的一个研究小组已经用3D打印了第一个质子交换膜，这是电池，电化学电容器和燃料电池的关键组件。研究人员称，这项成就还使定制固态能源设备的可能性更加接近现实。

研究结果发表在《化学学会》杂志ACS Applied Energy Materials上。

Itaru Honma教授的论文作者兼助理教授岩濑和幸说：“可定制形状的储能设备为与智能可穿戴设备，电子医疗设备以及诸如无人机之类的电子设备相关的应用提供了全新的可能性。”东北大学先进材料多学科研究所。“ 3D打印是一种能够实现这种按需结构的技术。”

当前的3D打印制造专注于有助于最终产品功能的结构零件，而不是使零件具有自己的功能。

岩濑说：“但是，储能设备的3D打印需要专用的功能性墨水。” “我们开发了一种制造工艺并合成了功能化的纳米墨水，该墨水能够实现基于3D打印的准固态储能设备。”

该小组将无机二氧化硅纳米粒子与光固化树脂和能够传导质子的液体混合在一起，特别注意所得油墨的粘度。研究人员说，以前的研究导致无法进行3D打印的油墨。通过混合各种成分的比例，研究人员开发了可用于点胶3D打印机的油墨，即使在紫外线照射下固化后仍能保持其性能。为了测试其性能，研究人员在两个碳电子电极之间组装了印刷膜，以制造可操作的准固态电化学电容器，这是促进电子设备中能量存储和放电的关键组件。

岩濑说：“由于我们可以自由选择用于固化的无机材料或树脂，因此我们假设该技术可以应用于各种类型的准固态能量转换装置，” Iwase说。

电容器充放电行为的一个例子。学分：东北大学

“与传统的制造技术相比，对此类设备进行3D打印的能力为质子传导设备开辟了新的可能性，例如可以调整形状以适合其供电的设备或可以适应患者个人需求的形状佩戴智能医疗设备，”岩濑说。

该小组计划改进与全3D印刷的目标油墨配方的能量存储设备具有更复杂的形状和外观的工业合作伙伴谁可能有兴趣在应用这种技术或其他的可能性，以商业化。

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