該團隊使用稱為直接墨水書寫和石墨烯-氧化物復合墨水的3D打印工藝，能夠打印微型電極并構建具有卓越性能特征的超級電容器。結果于1月20日在線發表在納米快報上，并將刊登在3月期刊的封面上，使用我們的3D打印石墨烯電極的超級電容器裝置，其厚度為毫米級，具有出色的電容保持力和功率密度，”相應的作者YatLi說，UCSantaCruz的化學副教授。“這種性能大大超過了具有厚電極的傳統器件的性能，并且它等于或超過了使用10到100倍電極制成的電極所報告器件的性能，LLNL工程師ChengZhu和UCSC研究生TianyuLiu是該論文的主要作者。“這突破了二維制造能夠做到的局限，”朱說。“我們可以制造大量的3D架構。例如，在手機中，您只需要留出一小塊區域進行儲能。幾何結構可能非常復雜。

超級電容器也可以非常快速地充電，朱說，理論上只需幾分鐘或幾秒即可達到滿負荷。未來，研究人員相信新設計的3D打印超級電容器將用于創建獨特的電子設備，這些電子設備目前很難甚至無法使用其他合成方法制造，包括完全定制的智能手機和紙質或可折疊設備，同時時間達到前所未有的性能水平。

根據Li的說法，幾個關鍵的突破使這些新型器件成為可能，從開發可印刷的石墨烯基墨水開始。對與氣凝膠處理兼容的3D打印方案的修改使得可以在3D打印結構中保持單個石墨烯片的重要機械和電學性質。最后，使用3D打印智能地將周期性大孔設計到石墨烯電極中顯著增強了質量傳輸，使得該裝置能夠在不降低其容量的情況下支持更快的充電/放電速率。

這項工作提供了一個例子，說明石墨烯氣凝膠等3D打印材料如何能夠顯著擴展設計空間，以便為廣泛的應用優化制造高性能和完全可集成的儲能設備，”Li說，石墨烯基油墨的優點包括它們的超高表面積，輕質性能，彈性和優異的導電性。研究人員報告說，石墨烯復合氣凝膠超級電容器也非常穩定，能夠在連續10,000次充電和放電循環后幾乎完全保持其能量容量。

石墨烯是一種非常令人難以置信的材料，因為它基本上是一個可以由石墨制成的原子層。由于其結構和晶體排列，它具有非凡的能力，”LLNL材料工程師EricDuoss說，在接下來的一年中，研究人員打算通過開發新的3D設計，使用不同的墨水，并改善現有材料的性能來擴展該技術。