3D打印技术在可穿戴储能器件领域面临的挑战与未来发展方向

1/研究背景

可穿戴电子设备的快速发展颠覆了人们传统的生活方式，为现代化生活提供了极大的便利和更多的可能性。可穿戴储能器件作为柔性设备动力供应的重要组成部分，近些年来引起了学术界和工业界的广泛关注。为了满足实际应用的要求，可穿戴储能器件必须在不同的形变（如拉伸、弯曲、扭曲和折叠）条件下保持优秀的机械性以及电化学稳定性。3D打印技术作为一种新兴的增材制造技术，可以快速准确的构建多种复杂的结构，为各种器件提供定制化服务，极大程度上满足可穿戴储能器件在尺寸、结构、性能以及一体化集成的要求。

2/ 研究内容

近期，格里菲斯大学张山青、钟育霖教授等详细论述了3D打印技术在可穿戴储能器件领域的最新进展。首先简要概述了打印技术的发展进程和工作原理，并详细讨论了可打印墨水的组成及其流体力学性质。随后，概括总结了优化可穿戴储能器件性能的不同策略，详细讨论了油墨组成和打印结构以及后处理过程等因素与机械性能和电化学性能之间的关系。接着，对近期关于可穿戴储能器件的不同应用示例也做出相关回顾和总结。最后讨论了当前3D打印可穿戴储能器件领域中未解决的问题及所面临的挑战，并结合3D打印特点以及未来可穿戴电子设备的需求，提出未来的3D打印储能器件应立足于打印材料的选择、打印结构的设计以及先进打印设备的开发。

3/图文解析

图2  3D打印技术及其发展进程回顾
图3 油墨的基本组成和流变学性能
图4 调控打印的几何构型和油墨组成优化可穿戴储能器件机械性能
图5 调控打印结构和后处理过程优化可穿戴储能器件电化学性能图6 调控油墨组成优化可穿戴储能器件电化学性能
图7 可穿戴储能器件的应用示例

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