時時頭條
  • 娛樂
  • 體育
  • 財經
  • 科技
  • 旅遊
  • 軍事
  • 育兒
  • 時尚
  • 遊戲
  • 歷史
  1. 首頁
  2. 科技

西南交通大學楊維清教授ACS Nano: 聚焦MXene基微型超級電容器—微電極設計與系統整合

2024-02-13 13:31:37

MXenes 通常具有高金屬導電性、優異的親水性、可調節的層間間距和高電荷儲存容量,在微型超級電容器領域表現出突出的優勢。MXene的親水性和由表面官能團帶來的高負電荷(zeta 電位約為 -38 mV),使其可以在水性和有機溶劑中形成穩定的膠體分散體,拓展了其在溶液加工過程中的應用,包括塗層、印刷,有利於高效能MXene基微型超級電容器(MXene MSCs)的直接構建。同時,將MXene MSCs整合到功能性微電子器件中也是其產業化發展的關鍵動力,這需要 MXene MSCs與其他功能器件在製造和功能上的相互相容。對此,西南交通大學楊維清教授及其博士研究生黃海超等人從油墨流變學、微電極設計和整合系統等方面總結了 MXene 微型超級電容器的最新進展,闡明瞭當前開發高效能 MXene MSCs的面臨的挑戰和前景。

圖1. MXene MSCs概述:可調節MXenes油墨、平面內MXene MSCs及其整合系統。

  1. 1.MXene墨水的流變性

油墨成分的組成和各成分之間的協同作用決定了油墨的流變特性,它很大程度上決定了印刷結果是否具有一致性和可重複性(圖2)。MXene油墨大體可以分為水系和有機油墨。MXene水系油墨的流變性和多種因素有關,包括單層和多層MXene,墨水濃度,MXene片尺寸,和不同分散體等(圖3)。MXene在有機溶劑中的流變性與與水分散體類似,但相關的研究較少(圖4)。

圖2. 二維功能墨水的流變性。

圖3. MXene水性油墨的流變性。

圖4. MXene有機油墨的流變性。

  1. 2.MXene基微型超級電容器

MXene的親水性的表面官能團和負的zeta電位賦予了MXene在極性溶劑中的穩定分散性,這有利於MXene透過溶液加工技術來構建微型超級電容器(圖5)。目前,MXene MSCs的工作主要集中MXene改性(圖6)、插層/複合(圖7)、微結構設計(3D,非對稱結構等)(圖8,9)等方面,旨在進一步提升器件的面積能量密度,滿足實際應用場景的需求。

圖5. 透過溶液加工過程製造MXene MSCs的方法,包括噴塗/旋塗、3D列印、墨水書寫、圖案塗覆、絲網印刷等塗層和印刷技術。

圖6. 基於改性MXene的MSCs。

圖7. 基於插層/複合MXene的MSCs。

圖8. 3D MXene結構。

圖9. 非對稱 MXene MSCs。

  1. 3.MXene MSCs的功能整合

目前,MXene MSCs 的焦點主要集中在製造技術和電極材料的最佳化上,對功能性整合關注較少。首先,為了滿足不同應用場景的需求,MXene MSCs往往需要透過串並聯來獲得更高的輸出電壓或者更高的儲能容量(圖10)。MXene基微型超級電容器整合系統的供能方式主要有奈米發電機、太陽能電池以及無線充電等(圖11)。MXene MSCs的功能化整合主要體現在微感測、濾波、光電探測以及電磁遮蔽等方面(圖12,13)。其中,多功能整合系統中MXene MSCs模組的效能如表1所示。

圖10. MXene MSCs的串並聯整合。

圖11. MXene MSCs的供能方式。

圖12. MXene MSCs的功能性整合。

圖13. MXene MSCs用於交流濾波。

表 1. MXene MSCS的電化學效能及其整合應用。

Note: BP – black phosphorus; LTO – lithium titanate; LFP – lithium iron phosphate; Co-Al-LDH – Co-Al layered double hydroxide; NMP – N-methyl-2-pyrrolidone; GO – graphene oxide; PEDOT – poly(3,4-ethylenedioxy thiophene).

通訊作者簡介

楊維清教授簡介:西南交通大學前沿科學研究院院長,從事能源資訊材料與器件研究,在Chem. Soc. Rev., Adv. Mater,ACS Nano,Nano Lett,Adv. Funct. Mater.,等國際著名刊物上發表SCI收錄論文共計240餘篇,入選Elsevier高被引學者、Stanford-Elsevier全球全領域2%Top科學家;長期擔任科技部重大研發計劃專案會評專家和國家科技獎評審專家;科技成果轉化專利30餘項,轉化經費3000餘萬元;擔任中國超級電容器產業聯盟副秘書長;獲得教育部創新團隊、省“青年科技創新研究團隊”、省傑出青年基金、省“QR計劃”創新人才。所做工作被美國國家自然基金委(NSF)、Newscientist,CCTV等近20家媒體專題報道。

Email:[email protected]

主頁:
https://faculty.swjtu.edu.cn/yangweiqing/zh_CN/index/128089/list/index.htm

來源:高分子科學前沿--作者團隊獨家授權釋出

宣告:僅代表作者個人觀點,作者水平有限,如有不科學之處,請在下方留言指正!

熱門資訊
  • 臺積電等了一年半,拜登終於要宣佈了? | 2024-01-28 09:13:09
  • 麒麟9000S超頻版+新版雙向衛通+三顆50MP後攝華為P70系列配置曝光 | 2024-01-28 09:13:12
  • 5天收入破10億,2024年第一個爆款遊戲出現了 | 2024-01-28 09:13:20
  • 蘋果公司解釋為何不會在歐盟以外地區對iOS政策進行重大調整 | 2024-01-28 09:13:23
  • 網易推出MuMu模擬器Pro:專為蘋果macOS打造,率先適配M系列晶片 | 2024-01-28 09:13:25
  • 華為僅排第三,OPPO無緣前五,榮耀成最大贏家 | 2024-01-28 09:13:32
  • 谷歌 Pixel 8 手機新增薄荷色 | 2024-01-28 09:13:36
  • 三星確認:Galaxy AI不會下放到2023年前舊機型 | 2024-01-28 09:13:39
  • 院士稱中國90%的大模型該被淘汰,建議中國建立國家級大模型,你怎麼看? | 2024-01-28 09:14:59
  • 南方科技大學葛錡/西安交通大學原超團隊《自然·通訊》:陶瓷4D列印研究最新進展 | 2024-01-28 09:15:07
  • 中國的一眾科技公司沒有一個比美國科技公司差,事實是什麼? | 2024-01-28 09:15:09
  • 蘋果降價促銷 分析師:華為反而有可能漲價 | 2024-01-28 09:35:50
  • 零跑汽車總裁吳保軍,丟掉了4382萬“金飯碗” | 2024-01-28 09:35:53
  • 大連化物所卿光焱研究員/武漢紡織大學張福生博士AM:羥丙基纖維素的左手性圓偏振發光 | 2024-01-28 09:36:08
  • 揭秘民用核電池:50年穩定自發電,幻想還是現實? | 2024-01-28 10:00:11
  • 從6299元跌至2959元,1億畫素+50倍變焦,從高檔市場跌至低檔市場 | 2024-01-28 10:00:15
  • 2999元就能買到銳龍9!標配16GB+1TB 創物者mini 2代配置升級 | 2024-01-28 10:00:20
  • 有關細胞器的新發現可以讓瀕臨死亡的植物起死回生 | 2024-01-28 10:00:24
  • 3家工廠推出4款iPhone15快充充電寶,緩解外出用電焦慮 | 2024-01-28 10:00:29
  • C919春運首秀“成績單”來了:順利執行10個航班,承運1274名旅客 | 2024-01-28 10:00:59
  • 麥克斯韋妖的深層含義:資訊也是物理實體,刪除資訊會產生能量! | 2024-01-28 10:01:04
  • 科學家發現器件物理新現象,相同老化情況下OLED器件壽命延長5倍,加速藍光磷光器件市場化 | 2024-01-28 10:01:09
  • 直播戰爭2023:被重塑的,被圍獵的 | 2024-01-28 10:10:59
  • 神十七新進展:有兩個任務亮點,神舟十八號飛船已好,航天員確定 | 2024-01-28 10:11:07
  • “成都造”飛行汽車 AE200 完成首飛:續航最高 300km,可坐 5 人 | 2024-01-28 10:11:14
  • 網傳第四代驍龍8移動平臺將採用高通自研架構,核心頻率可達4.0GHz | 2024-01-28 10:29:33
  • 我國科學家成功實現無串擾的量子網路節點,國產大飛機C919首度服務春運 | 國內一週科技導讀 | 2024-01-28 11:11:38
  • 機械師創物者MINIⅡ高效能主機:R9 7940H、雙2.5G網口! | 2024-01-28 11:11:43
  • 新型突觸電晶體可模仿人腦的綜合處理和記憶能力 | 2024-01-28 11:19:04
  • 承接訂單超 4000 萬,聞泰科技有望重新成為三星最大 ODM 供應商 | 2024-01-28 11:34:24
最近發布
突發!TVB知名女星毫無預警宣佈與未婚夫分手,結束長達八年情 面對被黑,蘭姐強勢迴歸。小菲狀態好轉,發宣告。更多內幕揭曉! 中國男籃決戰日本隊,首發五人曝光,廣東隊大贏家,徐傑第一後衛 孫穎莎奪女單冠軍!採訪謙遜立足拼,劉國樑給中國選手頒獎笑開花 分析 馬威交易取消後的影響:湖人還有什麼選擇?只能等休賽期? 火箭vs猛龍前瞻:範弗裡特有望復出戰舊主,火箭欲終結六連敗 梅西轟動宏都拉斯!當地媒體:這是世紀體育盛事! 登記開啟!金中、29中、13中等校動了! 開年暴擊!南京又一家機構跑路了? TechInsights:AI PC未能提振筆記本市場 2024年僅增長5% 睡覺時突然腿抽筋,就是缺鈣?錯!還有這4個原因,別輕易忽視了 泡泡瑪特又贏麻了!此前被調侃是“境內最大的博彩公司” 再也不用扎手指!5億糖尿病患者有福了 傳《尼爾:機械紀元》續作、新《古墓麗影》今年公佈 有工作經驗的畫素畫師如何寫簡歷? 離譜!Xun被搶3條龍,JDG仍然獲勝!Peyz力挽狂瀾,WBG痛失好局 將耗死在國際空間站?59歲美滯留女宇航員求救:喪失重要身體機能 華為FreeClip耳機玫瑰金開售 開放式聆聽設計 CBA俱樂部杯-山西淘汰北控晉級4強 原帥18分 小紅書上移民的中產:曾經北京七套房, 羨慕海外一張床, 如今卻...... 不可抗力停課2天以上退一半保教費,佛山幼兒園收費新規釋出 紅棉襯醉美,2020番順醉美青餅評測 華為FreeClip耳夾耳機玫瑰金配色開售:1299元 64歲寧波老闆,跨界無數次,給員工發8億,即將擁有第三家IPO? 卡友資訊股東持股情況變動 廣州“城市合夥人”:城市與人才的雙向奔赴 有人說孫穎莎粉絲是飯圈文化的時候 卻有些人用真金白銀愛孫穎莎! 男生剪“短髮”髮型乾淨利落,試試這3款,剪完帥氣提升顏值! 7個臀部訓練最佳動作,打造迷人的蜜桃臀! 偉大的4-2!林詩棟奪冠:新科世界第1誕生、超越王楚欽,狂攬3冠 新疆完美了!新小外強於皮特森+黑根斯,承認補強大外良性競爭! 林詩棟奪男單冠軍!採訪大談不容易太謙遜,單獨拍照露出笑容! 國乒最新戰報!林詩棟第2局11-8,衝3冠王,梁靖崑救2局點仍輸球 替補奇兵!快船大將5記3分助隊贏球 哈登好幫手 爆冷!北控男籃吊打奪冠大熱門球隊,外援決定比賽的走向 官宣離任,胡明軒宣佈重要決定,廣東宏遠遺憾,杜鋒祝福 又一個賈德松!崔康熙看人很準,魯媒:卡約又要錯過中國聯賽了 劉國樑憔悴!黑眼圈很重,擋住蒯曼被提醒,孫穎莎王楚欽被裁判整 林詩棟逆轉梁靖崑奪冠,成就三冠王,綜合實力更加突出 CBA最新外援註冊資訊,遼籃4人,新疆補充新援,廣東男籃放棄萊斯 大滿貫收官獎金排名:林詩棟三冠60萬第1,孫穎莎第2王曼昱10萬第9 臺灣律師分析大S遺產劃分,S媽要錢得看汪小菲臉色,打臉光頭安排 臺媒曝大S家人鬆手,讓出撫養權給汪小菲,希望馬筱梅善待孩子 二線白酒暴雷,狼真的來了! 搭上比亞迪,自動駕駛獨角獸,利潤大增170%! 炸裂!外資吹響“加倉中國”集結號背後:科技格局重塑與資產重估 這波夢幻西遊副本積分兌換真是血虧,四賜福的山賊值得買嗎? 《星戰亡命之徒》高階美工又回到CDPR 開發《巫師4》 《哪吒2》登陸北美,首映禮現好萊塢!有觀眾哭花眼妝:特效超預期,買票靠搶 曝張蘭被封年損失近4億,麻六記絕地自救太壯觀,員工曬張蘭近況

©2024 時時頭條 版權所有

隱私政策 | 服務條款 | 聯繫我們