Stromspeicher aus dem 3D-Drucker

Philadelphia (pte016/18.04.2019/12:30) - Stromspeicher wie "Super-Caps", also Hochleistungs-Kondensatoren, kommen künftig aus dem 3D-Drucker. Forscher an der Drexel University https://drexel.edu und dem Trinity College https://tcd.ie haben eine Tinte entwickelt, die das ermöglicht. Yury Gogotsi, Drexel-Professor für Materialwissenschaften und Engineering, ist überzeugt, dass die Tinte auf Basis eines"Mxene" genannten kohlenstoffbasierten 2D-Materials die beiden wichtigsten Anforderungen an diese Technik erfüllt. Sie ist elektrisch äußerst leitfähig und haftet auf fast jedem Untergrund.

Um eine Größenordnung leistungsfähiger

Zwar war es bereits möglich, Kondensatoren zu drucken. Doch die verwendeten Tinten ließen keine wirkliche Höchstleistung in Form extremer Speicherkapazität zu. "Unsere Mikro-Super-Caps, die wir auf einem neuartigen 3D-Drucker herstellen, sind um eine Größenordnung leistungsfähiger als bisherige Speicher", sagt Gogotsi. Zudem ist die MXene-Tinte den Forschern zufolge leichter zu verarbeiten, als das bei anderen, ähnlichen Ansätzen der Fall ist.

Denn Forscher in aller Welt sind auf der Suche nach Tinten, die die hohen Anforderungen an Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit erfüllen. Sie experimentieren mit Nanopartikeln aus Silber, Graphen und Gallium. Doch es gelinge nicht, diese nahtlos in die Produktion einzubinden, so die Drexel-Forscher. Die meisten seien nämlich für einen einstufigen Herstellungsprozess ungeeignet, erklärt Babak Anasori, Assistenzprofessor am Institut für Materialwissenschaft und -technik.

Speicher-Druck für alle

"Andere Nanotinten benötigen Additive, die die verwendeten Partikel zusammenhalten", weiß Anasori. Aus diesem Grund sei nach dem Druck ein zweiter Prozessschritt nötig, um diese Additive zu entfernen, etwa eine chemische oder eine Wärmebehandlung. MXene lasse sich dagegen einfach in Wasser oder einer organischen Flüssigkeit lösen, die nach dem Druck einfach trocknen.

Das Team hat daraus dünne Folien für Super-Caps und nahezu unsichtbare Antennen auf Autoscheiben gedruckt. Für die Zukunft orten die Forscher gewaltiges Potenzial. "Wenn wir eine Tinte erzeugen, die jeder Drucker verarbeitet, kann künftig jedermann elektronische Geräte herstellen", schwärmt Anasori.

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