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2021-09-11
颗粒在线讯：基于墨水的丝网印刷工艺是一种具有成本效益和高吞吐量的可扩展制造可穿戴电子设备的实用方法。然而，在此类器件的电子电导率和离子扩散速率方面仍然存在一些挑战。
基于此，浙江理工大学科研团队研究了 EGaIn/丝素蛋白 (SF) 墨水和丝网印刷策略，以制造基于高电导率 EGaIn 集电极的石墨烯 3D 阵列结构微型超级电容器 (MSC)。团队提出一种 EGaIn/SF 墨水和石墨烯 3D 阵列结构 MSC 的可扩展制造策略，随后揭示了 EGaIn 层的电导率恢复机制和 3D 阵列结构多向离子扩散效应。SF和EGaIn在超声辅助下的协调和螯合促进了EGaIn液滴尺寸的缩小和EGaIn/SF墨水的稳定性。随后，丝网印刷的 EGaIn/SF 图案经过重力沉积、蒸发诱导和机械烧结，以恢复 EGaIn 层的导电性。此外，受益于 EGaIn 的自愈作用，表面变得更光滑。同时，叉指电极的石墨烯3D阵列结构提供了大的比表面积和多方向的离子扩散效应，进而改变离子扩散路径，增加离子扩散方向和速率，3D阵列结构越有序， MSCs 的电化学性能更为突出，在 25 μA cm-2的电流密度下 MSCs-100提供了35.72 mF cm-2的出色面积（体积）电容(10.26 F cm-3)，并具有卓越的柔韧性和循环稳定性。此外，作者还实现了集成设备的循环稳定性表征，这在未来柔性和可穿戴电子产品中具有巨大的应用潜力。
图1.EGaIn/SF 墨水的制备和表征。
相关论文以题为Highly Conductive EGaIn/Silk Fibroin Ink for graphene 3D Array Structure Micro-supercapacitors发表在《Chemical Engineering Journal》上。通讯作者是浙江理工大学胡毅教授。
参考文献：doi.org/10.1016/j.cej.2021.132084
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