I ricercatori hanno creato un inchiostro fatto di nanofogli di grafene, e ha dimostrato che l'inchiostro può essere utilizzato per stampare strutture 3D. Poiché l'inchiostro a base di grafene può essere prodotto in serie in modo economico ed ecologico, i nuovi metodi aprono la strada allo sviluppo di un'ampia varietà di dispositivi di accumulo di energia stampabili.

I ricercatori, guidato da Jingyu Sun e Zhongfan Liu alla Soochow University e al Beijing Graphene Institute, e Ya-yun Li all'Università di Shenzhen, hanno pubblicato un articolo sul loro lavoro in un recente numero di ACS Nano .

"Il nostro lavoro realizza la sintesi scalabile e verde di nanofogli di grafene drogati con azoto su un modello di sale mediante deposizione chimica diretta da vapore, "Il sole ha detto Phys.org . "Questo ci consente di esplorare ulteriormente gli inchiostri così derivati ​​nel campo dell'accumulo di energia stampabile".

Come spiegano gli scienziati, un obiettivo chiave nella ricerca sul grafene è la produzione di massa di grafene di alta qualità ea basso costo. Le applicazioni di accumulo di energia richiedono in genere il grafene sotto forma di polvere, ma finora i metodi di produzione hanno prodotto polveri con un gran numero di difetti strutturali e impurità chimiche, così come lo spessore dello strato non uniforme. Ciò ha reso difficile la preparazione di inchiostri al grafene di alta qualità.

Nel nuovo giornale, i ricercatori hanno dimostrato un nuovo metodo per preparare inchiostri al grafene che supera queste sfide. Il metodo prevede la crescita di nanofogli di grafene drogato con azoto su cristalli di NaCl mediante deposizione chimica diretta da vapore, che provoca la diffusione di frammenti molecolari di azoto e carbonio sulla superficie dei cristalli di NaCl. I ricercatori hanno scelto NaCl per la sua naturale abbondanza e il basso costo, così come la sua solubilità in acqua. Per rimuovere NaCl, i cristalli rivestiti vengono immersi nell'acqua, che fa sì che il NaCl si dissolva e lasci dietro gabbie di grafene drogato con azoto puro. Nella fase finale, il trattamento delle gabbie con ultrasuoni trasforma le gabbie in nanofogli 2-D, ciascuno spesso circa 5-7 strati di grafite.

I risultanti nanofogli di grafene drogato con azoto hanno relativamente pochi difetti e una dimensione ideale (circa 5 micrometri di lunghezza laterale) per la stampa, poiché i fiocchi più grandi possono bloccare l'ugello. Per dimostrare l'efficacia dei nanosheet, i ricercatori hanno stampato un'ampia varietà di strutture 3D utilizzando inchiostri basati sui fogli di grafene. Tra le loro manifestazioni, i ricercatori hanno utilizzato l'inchiostro come additivo conduttivo per un materiale per elettrodi (nitruro di vanadio) e hanno utilizzato l'inchiostro composito per stampare elettrodi flessibili per supercondensatori con elevata densità di potenza e buona stabilità ciclica.

In una seconda dimostrazione, i ricercatori hanno creato un inchiostro composito composto da fogli di grafene insieme a materiale legante (polipropilene) per la stampa di intercalari per batterie Li-S. Rispetto alle batterie con separatori realizzati solo con il materiale convenzionale, quelli realizzati con il materiale composito hanno mostrato una maggiore conduttività, portando a un miglioramento generale delle prestazioni della batteria.

"Nel futuro, abbiamo in programma di sfruttare la tecnica di deposizione chimica diretta da vapore per la produzione di massa di polveri di grafene di alta qualità verso applicazioni emergenti di accumulo di energia stampabile, " ha detto Sole.

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