(Nanowerk 新闻）对便携式电子产品、电子纺织品和物联网设备的需求不断增长，推动了对轻量化技术和微型化储能解决方案的需求。石墨烯基纳米材料因其化学稳定性、高比表面积、强度、柔韧性以及优异的导热性和导电性，正处于广泛研究的前沿。
超级电容器以其充放电速度快、使用寿命长和结构简单而著称，正在成为电子产品、电动汽车和生物医学设备中必不可少的能量存储设备。它们通过离子在电极界面的吸附和解吸来存储电荷，功率密度超过 10,000 瓦/千克。微型超级电容器体积更小、重量更轻，特别适用于便携式和可穿戴电子设备，可提供更高的功率密度。
特定石墨烯材料的高导电性和表面积使其成为这些应用的理想材料。然而，目前的生产方法存在毒性和可扩展性问题，限制了其广泛应用。此外，这些材料还需要符合能够保证合理生产量的沉积技术的要求。
现在，INL 的研究人员开发出了一种可持续的方法来生产导电的、基于石墨烯的浆料，适用于制造柔性设备。
INL 研究人员与罗马萨皮恩扎大学和里斯本高等技术学院的同事合作，在《纳米能源》（Nano Energy）杂志上发表了一篇论文（”Sustainable graphene production for solution-processed microsupercapacitors and multipurpose flexible electronics”），报告了这一成果。这项工作展示了一种可扩展、经济高效且环保的生产高质量石墨烯材料的创新方法，为能源存储和柔性电子产品的先进应用铺平了道路。
为基于石墨烯的应用制备大量均匀的少层石墨烯（FLG）薄片分散体。(a) FLG 制备过程的示意图，结合了高剪切和高压剥离。(改编自 DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109781，CC BY）
Siva Sankar Nemala 是 INL 的研究员，也是该论文的第一作者，他解释了该方法：”我们的方法基于使用高剪切混合和高压无气喷射技术对水中的石墨进行剥离。然后将石墨烯材料与炭黑和天然粘合剂结合，形成一种环保型复合浆料，可用于制造完全柔性的高性能微型超级电容器”。
“这些微型超级电容器具有极高的电容和能量密度，可提供出色的库仑效率和循环性（循环 10,000 次后约为 99%）、机械灵活性，并可进行串行/并行集成，无需基于金属的互连，即可实现高电压和高电容输出。因此，这些重量轻、用途广的器件在电子应用领域具有巨大的潜力。
卡帕索还表示：”我们为创新电子器件开发出了一种万能浆料，可以通过刀片涂层和丝网印刷等低成本技术制造，向商业化生产迈出了重要一步。
研究人员已经证明了这种纳米碳基浆料的多功能性和广泛的应用潜力，他们制造了一系列不同的设备，包括高效的电磁干扰屏蔽涂层和集成在纺织品中的可靠的可穿戴应变传感器。
资料来源作者：Catarina Moura，伊比利亚纳米技术国际实验室（注：内容可能因风格和篇幅而有所编辑）
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