Sang-Young Lee是韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所（Ulsan National Institute of Science and Technology ，UNIST）的一位電池化學(xué)家。近五年來，他一直在從事柔性可打印電池的研究。在他看來，自從鋰電池誕生后，電池的構(gòu)造就一直沒有真正改變過。

在 Lee的實驗室長凳下面，放著一臺普通的、有些破舊的噴墨式打印機。經(jīng)過他的改裝，這臺打印機能夠用來打印出電路，或是生產(chǎn)一種被稱為“超級電容器”的能量存儲裝置。

為了使打印機正常工作，Lee將其原有的墨盒清空，然后填充以特殊配置的電池材料和導(dǎo)電油墨。當(dāng)放入經(jīng)過處理的紙張后，這臺打印機就能打印出柔性耐用的超級電容，或者其他簡單的的電子元件。打印的模板可以是一張高分辨率地圖、一朵花、一個標(biāo)志或任何你想要的設(shè)計形式。

通過打印生產(chǎn)，用于能源領(lǐng)域的高級薄膜

一般來說，常規(guī)的鋰電池的構(gòu)造通常是把能量存儲材料接到金屬箔上，并使用液體電解質(zhì)封裝成幾種基本形狀——袋狀、硬幣狀、柱狀或是矩形柱狀的電池。因此可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計，無論載體是服裝還是腕帶，都會受到電池形狀的限制。為了消除電池對產(chǎn)品設(shè)計帶來的種種限制，Lee打算研制一種外形可隨意設(shè)計的柔性電池，同時還要保證這種電池能夠使用諸如噴墨打印機之類的簡單設(shè)備生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，Lee嘗試了所有可用的材料。研發(fā)的難點在于，如果油墨在紙上隨意涂抹或流動，超級電容器就無法工作。因此，需要先印刷一層纖維底漆作為介質(zhì)，用以吸附油墨使其不會亂流。接下來要印刷的是碳納米管，用來替代電池中的箔電流收集器，最后是銀納米線電極和電解質(zhì)油墨。每一種油墨都是專門配制的，以確保在墨盒中時能隨印刷頭流動且不易結(jié)塊。

分層打印方法

實現(xiàn)上述流程的關(guān)鍵在于研發(fā)出一種能夠與噴墨打印兼容的電解質(zhì)。電解質(zhì)是一種能夠傳導(dǎo)離子和電子的特殊液體介質(zhì)。Lee作為首創(chuàng)者，研制出了一系列的含有電解質(zhì)的噴墨印刷兼容材料。他提到，現(xiàn)存的各類液體或者固體電解質(zhì)與噴墨印刷并不兼容，而且其中一些的柔性也不足。

Lee將他的系統(tǒng)原型發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（ Energy & Environmental Science）雜志上，并詳述了電池和電路是怎樣隱藏在印刷圖案中。在一張紙上，打印上去的單詞“BATTERY（電池）”為單詞“Printed Circuit（印刷電路）”供電，并點亮LED燈泡（如下圖）。

這類打印生產(chǎn)的電路可以有廣泛的應(yīng)用，比如在咖啡杯包裝的設(shè)計中，超級電容器為一個傳感器供電，該傳感器能夠根據(jù)飲料的溫度，自動亮藍(lán)燈顯示“涼”或亮紅燈顯示“熱”。

紐約Frog設(shè)計公司的機械與工業(yè)設(shè)計師 Inna Lobel 說道：“物聯(lián)網(wǎng)和云計算的目標(biāo)是在科技的幫助下，使我們能夠以非常自然的方式和世界互動。這些打印出來的超級電容器，已經(jīng)可以向世人表明，未來的技術(shù)和材料大概是什么樣子的。”

然而，技術(shù)永遠(yuǎn)都在發(fā)展之中。為了驗證可打印電路的實用性，Lee必須首先研發(fā)出能方便地進(jìn)行相關(guān)測試的設(shè)備。當(dāng)電池被扭曲或者產(chǎn)生形變時，需要一種定制的儀器才能測量其電性能。Lee表示，下一步將是繼續(xù)提升印刷品的能量存儲能力，并嘗試在紙以外的材料上進(jìn)行印刷。