US-Forscher der Drexel University und des irischen Trinity Colleges haben eine neuartige Tinte namens „MXene“ entwickelt, die dafür geeignet ist, Superkondensatoren im 3D-Druckverfahren herzustellen. Von dieser Entwicklung profitiert zum Beispiel die Fertigung von Wearable Computing. Wir stellen die Forschungsergebnisse für die Elektronikindustrie einmal genauer vor.

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Forscher der amerikanischen Drexel University und des irischen Trinity Colleges haben eine Tinte entwickelt, mit der Hochleistungskondensatoren mit einem 3D-Drucker hergestellt werden können. Die Tinte basiert laut einem Artikel der Drexel University auf einem Material namens MXene.

Das zweidimensionale Schichtmaterial auf Kohlenstoffbasis wurde 2011 von Wissenschaftlern der Drexel-Universität entwickelt. Es kann sich auf einzigartige Weise mit Flüssigkeiten wie Wasser und anderen organischen Lösungsmitteln vermischen. Andere Materialien, die zur Herstellung von Hochleistungskondensatoren verwendet wurden, benötigten mehrere Bearbeitungsschritte. MXene hingegen vereinfacht die Herstellung.

Elektronische Geräte einfacher drucken

Die neu entwickelte Tinte hilft dabei, künftig elektronische Geräte viel einfacher drucken zu können. Auch das Wearable Computing profitiert davon. Smartwatches, Herzschrittmacher, Hörgeräte oder tragbare Computer lassen sich mit dieser Tinte einfacher im schnellen und kostengünstigen 3D-Druckverfahren anfertigen. Die Arbeit der Wissenschaftler wurde im Artikel „Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors“ veröffentlicht.

3D-Druck mit MXene
Superkondensatoren kann man bis zu 100 Mal schneller be- und entladen (Bild © Drexel University/Trinity College Dublin).

Was ist ein Superkondensator?

Kondensatoren sind passive elektrische Bauelemente, die in einem Gleichstromkreis elektrische Ladung und die Energie, die damit zusammenhängt, statisch zu speichern. Superkondensatoren sind elektrochemische Kondensatoren, die im Vergleich mit gleich schweren Akkumulatoren nur 10% der Energiedichte aufweisen. Die Leistungsdichte ist jedoch 10 bis 100 Mal größer. So kann man diese Superkondensatoren 10 bis 100 Mal schneller be- und entladen. Superkondensatoren halten mehr Schaltzyklen durch als Akkus und können diese ergänzen oder ersetzen. 2017 haben wir von der Arbeit der Brunel University berichtet, die einen 3D-gedruckten Wearable Ultra-Kondensator erfolgreiche hergestellt haben.

Video zum MXene Direct Inkjet Printing

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