超小型超级电容在劳伦斯利弗莫尔国家实验室，研究人员正在用一种特殊的3D打印机挤压石墨烯气凝胶。
LLNL开发的3d打印工艺被称为直接墨水书写。它使用的是实验室设计的氧化石墨烯复合墨水。为了制作超级电容，实验室的研究人员3d打印出了由石墨烯材料组成的晶格。研究人员说，石墨烯基墨水比碳基材料有明显的优势，因为它们具有超高的表面积、轻质性能、弹性和优越的导电性。研究人员报告说，石墨烯复合气凝胶超级电容器也非常稳定，在连续充放电1万次循环后，几乎可以完全保留其能量容量。加州大学圣克鲁斯分校教授Yat Li和研究生Tianyu Liu进行了电化学表征，并优化了过程中使用的材料。
由劳伦斯·利弗莫尔研究人员设计的石墨烯气凝胶微晶格，通过一种称为直接墨写的3D打印技术制作而成。
开发这种超级盖子的一个关键因素是创造了一种可挤出的氧化石墨烯复合墨水，并提出了一种3d打印这种材料的方法。氧化石墨烯(GO)油墨是通过将水性氧化石墨烯悬浮液和二氧化硅填料组合而成的，形成均匀的高粘性油墨。然后，这些氧化石墨烯墨水被装入注射器筒中，通过微喷嘴挤压形成3D结构。
使用这些3D-GCA电极的超级电容显示出优异的电容保持力(从0.5到10 A/g约90%)和功率密度(>4 kW/kg)。研究人员还没有公布超级电容的能量密度数据，但他们报告的功率密度与现有超级电容和传统电容的能量密度大致相同。
此外，研究人员说，3d打印的石墨烯气凝胶微晶格比传统的大块石墨烯材料表现出更好的质量传输。
气凝胶是一种合成的多孔超轻材料，从凝胶中提取，其中凝胶的液体成分被气体取代。先前在大块石墨烯气凝胶制备过程中产生的孔隙结构基本上是随机的。这种结构阻碍了针对特定应用调整材料的传输和其他机械性能的努力。3D打印可以让研究人员设计气凝胶的孔隙结构，这样他们就可以控制质量传输(气凝胶通常需要高压梯度来驱动质量传输，因为孔隙结构小而曲折)，并优化物理性能，如刚度。
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