A beágyazott érzékelőkkel ellátott rugalmas, viselhető elektronika iránti kereslet hatalmasra növekedett, mert egyre több olyan intelligens eszközt és alkalmazást fejlesztenek, amely képes az interneten keresztül adatot cserélni. A kutatók ennek következtében a rugalmas energiatároló eszközök, például a rugalmas szuperkondenzátorok (FSC) előállítására összpontosítottak, amelyek könnyűek, biztonságosak és könnyen integrálhatók más eszközökbe. Az FSC-k nagy teljesítménysűrűségű és gyors töltési és kisütési sebességű eszközök.
A nyomtatott elektronika, azaz az elektronikai eszközök és rendszerek hagyományos nyomtatási technikákkal történő előállítása gazdaságos, egyszerű és méretezhető stratégiának bizonyult az FSC-k gyártása setében. A hagyományos mikrogyártási technikák azonban drágák és bonyolultak lehetnek.
Az Amerikai Fizikai Intézet (AIP) folyóirata, az Applied Physics Reviews közölte a Vuhani Egyetem és a Hunan Egyetem kutatóinak cikkét, amelyben áttekintik a nyomtatott FSC-k gyártását. Főleg azt vizsgálják, hogy milyen funkcionális festékeket kell kidolgozni a nyomtatáshoz, hogyan kell megtervezni a nyomtatható elektródákat és többféle elektronikus eszköz funkcióit integrálni.
A nyomtatott FSC-ket általában úgy állítják elő, hogy a funkcionális festékeket rugalmas hordozókra felvitt hagyományos szerves és szervetlen elektródaanyagokra nyomtatják. A vékony filmszerkezetnek köszönhetően ezek a nyomtatott eszközök hajlíthatók, nyújthatók és csavarhatók egy bizonyos mértékig az elektrokémiai funkció elvesztése nélkül. Ezenkívül a szuperkondenzátor merev áramgyűjtő elemei is helyettesíthetők a rugalmas nyomtatott részekkel. A nyomtatott FSC-k gyártásához jól beváltak a különböző nyomtatási technikák, például a szitanyomás, a tintasugaras nyomtatás és a 3D nyomtatás is.
"A miniatürizált, rugalmas és síkbeli, nagy teljesítményű elektrokémiai energiatároló eszközök fejlesztése sürgős követelmény a mindennapi életben használt hordozható elektronikus eszközök gyors fejlődésének elősegítése érdekében. Elképzelhető, hogy a jövőben bármilyen nyomtatót használhatunk, és bármikor kinyomtathatunk egy szuperkondenzátort hogy mobiltelefont vagy intelligens karszalagot töltsünk fel vele" - mondta a tanulmány szerzője, Wu Wei.
A kutatók megállapították, hogy a nyomtatható tintaformulák esetében két elvet kell követni. Először is a tintakomponensek kiválasztásakor alapvető, hogy kevesebb hatástalan adalékanyagot, jobb vezető kötőanyagokat és kiváló diszperziós elektródanyagokat tartalmazzon. Másodszor, a tintának megfelelő viszkozitással és jó reológiai tulajdonsággal kell rendelkeznie a kiváló minőségű nyomatok eléréséhez. A nyomtatható funkcionális anyagok, mint például a grafén és a pszeudokapacitív anyagok, a nyomtatott szuperkondenzátorok jó központi összetevői.
Mivel a nyomtatott elektronika előnye a rugalmasság és az alacsony költség, felhasználható napelemek, rugalmas OLED-kijelzők, tranzisztorok, RFID-címkék és más integrált intelligens eszközök gyártására. Ez számos más alkalmazás lehetőségét is megnyitja, beleértve az intelligens textíliákat, az intelligens csomagolást és az intelligens címkéket.
