Ученые из Университета Бойсе создали устойчивые чернила на основе материала MXene (титан-углеродного соединения), которые идеально подходят для печати микро-суперконденсаторов и датчиков. Эта технология открывает путь к массовому производству компактных устройств для хранения энергии.

Микро-суперконденсатор — миниатюрное устройство, которое накапливает энергию быстрее батареи, но медленнее обычного конденсатора. Представьте крошечную «энергетическую губку»: она впитывает заряд за секунды и отдает его мощным потоком, когда нужно.

Результаты опубликованы в журнале Small Methods.

MXene — это семейство двумерных материалов с уникальными свойствами: высокой электропроводностью, гибкостью и способностью быстро накапливать заряд. Их можно растворять в воде, но такие чернила быстро окисляются и портятся за несколько дней. Кроме того, для печати нужны особые вязкость и текучесть, поэтому до сих пор не было чернил, которые одновременно долго хранятся и подходят для точной печати.

Исследователи решили эту проблему. Их чернила остаются стабильными больше полугода и позволяют печатать микросхемы с высокой точностью. С их помощью уже создали микро-суперконденсаторы на гибкой пленке и керамических трубках — они показали рекордную емкость и долговечность.

Наша формула позволяет печатать сложные структуры с микронной точностью, а чернила не портятся месяцами, — говорит Фереште Раджаби Кучи, ведущий автор исследования.

Суперконденсаторы — это нечто среднее между батарейками и обычными конденсаторами: они заряжаются за секунды и отдают много энергии сразу. Рынок таких устройств растет на 15% в год и к 2034 году достигнет 8,3 млрд долларов.

Этот прорыв приближает нас к промышленному производству гибкой электроники, — добавляет профессор Дэвид Эстрада.

Исследование поддержали NASA, NSF и программа Fulbright.

Главное преимущество этой разработки — возможность печатать энергоемкие элементы прямо на гибких поверхностях. Представьте: датчики на одежде, которые не нужно заряжать неделями, или тонкие аккумуляторы для медицинских имплантов. В перспективе это удешевит производство носимой электроники и IoT-устройств.

Исследователи не уточняют, как их чернила ведут себя при печати в промышленных масштабах. В лаборатории условия идеальны, а в реальности возможны проблемы: засорение сопел принтера или неравномерное высыхание чернил на больших поверхностях.

Ранее ученые разработали умную ткань, которая генерирует энергию.