近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员吴忠帅团队与刘生忠团队合作，开发出一种多功能的水系MXene印刷油墨，并基于该油墨打印出微型超级电容器、锂离子微型电池和全柔性自供电压力传感系统。相关研究成果发表在《先进材料》上。
传统储能、供电设施功能单一，设计集产能、储能、用能于一体的自供电系统是研究热点之一。目前，这类集成系统大多基于多种制造方法，如光刻、激光切割、电沉积等，制作周期长、成本高，且不同零部件间的兼容性较差。MXene具有独特的电化学、力学、光学和机械性能，广泛用于电化学储能、电催化、电磁屏蔽和传感设备中。然而，通常制作的MXene油墨存在非活性添加剂或杂质成分较多的问题，开发无添加剂、多功能、高质量的MXene油墨极具挑战性。
为此，研究团队采用选择性刻蚀技术，设计并开发出一种多功能的水系可印刷MXene油墨。该油墨可同时作为高电容电极、灵敏的压力传感材料、高导电集流体、无金属连接线和导电黏合剂。利用MXene油墨，研究团队在各类基板上制备出微型超级电容器。该电容器具有高面积电容量，串联器件输出电压可达到60伏。
研究还发现，MXene与钛酸锂、磷酸铁锂组成的复合油墨，可打印获得高能量密度的锂离子微型电池。此外，团队还借助多功能的MXene油墨实现了MXene基微型超级电容器/锂离子微型电池、柔性太阳能电池、MXene水凝胶压力传感器的集成，构建出全柔性自供电压力传感集成系统。该集成系统对人体运动响应非常快，响应时间仅需35毫秒。
研究团队认为，该多功能MXene油墨为构建可打印的自供电微系统开辟了新途径。
