Il supercondensatore flessibile stampato con modelli personalizzati. Credito:gruppo di Wei Wu
La domanda di elettronica indossabile flessibile è aumentata con la crescita esponenziale di dispositivi intelligenti in grado di scambiare dati con altri dispositivi su Internet con sensori incorporati, Software, e altre tecnologie. Di conseguenza, i ricercatori si sono concentrati sull'esplorazione di dispositivi flessibili di accumulo di energia, come i supercondensatori flessibili (FSC), che sono leggeri e sicuri e si integrano facilmente con altri dispositivi. Gli FSC hanno un'elevata densità di potenza e velocità di carica e scarica elevate.
L'elettronica di stampa, ovvero la produzione di dispositivi e sistemi elettronici utilizzando tecniche di stampa convenzionali, si è dimostrata una soluzione economica, semplice, e scalabile strategia per la fabbricazione di FSC. Le tecniche di microproduzione tradizionali possono essere costose e complesse.
In Recensioni di fisica applicata , i ricercatori dell'Università di Wuhan e dell'Università di Hunan forniscono una revisione degli FSC stampati in termini della loro capacità di formulare inchiostri funzionali, progettare elettrodi stampabili, e integrare funzioni con altri dispositivi elettronici.
Gli FSC stampati sono generalmente prodotti stampando gli inchiostri funzionali su materiali elettrodici organici e inorganici tradizionali su substrati flessibili. A causa della struttura del film sottile, questi dispositivi stampati possono essere piegati, allungato, e attorcigliato ad un certo raggio senza perdita di funzione elettrochimica.
Inoltre, i componenti rigidi del collettore di corrente del supercondensatore possono anche essere sostituiti dalle parti stampate flessibili. Varie tecniche di stampa come la serigrafia, stampa a getto d'inchiostro, e la stampa 3D sono state ben consolidate per fabbricare gli FSC stampati.
"Lo sviluppo di miniaturizzati, flessibile, e dispositivi di accumulo di energia elettrochimica planare ad alte prestazioni è un requisito urgente per promuovere il rapido sviluppo di dispositivi elettronici portatili nella vita quotidiana, " ha detto l'autore Wu Wei. "Possiamo immaginare che in futuro, possiamo usare qualsiasi stampante nelle nostre vite e stampare un supercondensatore per caricare un telefono cellulare o un braccialetto intelligente in qualsiasi momento."
I ricercatori hanno scoperto per le formulazioni di inchiostri stampabili, due principi dovrebbero essere seguiti. Primo, quando si selezionano i componenti dell'inchiostro, è fondamentale includere meno additivi inefficaci, leganti conduttivi migliori, ed eccellenti materiali per elettrodi a dispersione. Secondo, l'inchiostro deve avere una viscosità adeguata e una buona reologia per ottenere stampe eccellenti.
Materiali funzionali stampabili, come grafene e materiali pseudocapacitivi, sono buoni componenti principali dei supercondensatori stampati.
Poiché l'elettronica stampata offre il vantaggio della flessibilità e del basso costo, possono essere utilizzati per produrre celle solari, display OLED flessibili, transistor, etichette RFID, e altri dispositivi intelligenti integrati. Questo apre la possibilità di molte altre applicazioni, compresi i tessuti intelligenti, imballaggio intelligente, ed etichette intelligenti.