便携式、柔性和可穿戴电子设备的发展促进了高性能的电化学储能设备的快速发展。与电池和燃料电池相比，超级电容器表现出显著的优势，具有优异的倍率性能、杰出的循环寿命和卓越的安全性。然而，超级电容器的能量密度相对较低，不足以为电子设备提供连续且稳定的电源。为了提高能量密度，厚电极设计是有效的手段。而在传统的三明治结构的超级电容器中，平面电极的活性材料质量负载是相当有限的。设计三维多孔电极可以有效地提高活性物质的质量负载，同时保持较短的离子/电子传输距离和快速的反应动力学。但传统的制备三维多孔电极的方法通常复杂、昂贵、耗时，并且很难精确控制电极的结构。

  3D打印技术，通过计算机辅助设计/制造模型，对预定义的3D模型进行数字化控制，使得在短时间内精确控制和制造复杂结构成为可能。区别于传统的等材和减材制造技术， 3D打印技术可以实现几乎任何所需的立体几何形状，不需要所谓的模具或光刻掩模。这使得打印的超级电容器具有可调整的几何结构、高度集成、节省时间和低成本、以及卓越的功率和能量密度。

图1.  3D打印超级电容器研究进展

图2. 制备超级电容器的各种3D打印技术的原理图和特点

图3. 用于3D打印超级电容器的材料

 图7. 3D打印的自供电集成系统，和超级电容器驱动的传感器系统。

  如图8可知，目前制备的3D打印超级电容器的能量密度与铅酸、镍氢电池和锂电池相当，有的甚至更高。 

图8. 3D打印超级电容器的 (a)质量Ragone图， (b) 面积Ragone图

  文章信息：Mengrui Li, Shiqiang Zhou, Lukuan Cheng, Funian Mo, Lina Chen,* Suzhu Yu,* Jun Wei,* 3D Printed Supercapacitor: Techniques, Materials, Designs and Applications, Advanced Functional Materials, 2022, 202208034.

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202208034

团队负责人简介

  魏军教授，现任哈尔滨工业大学（深圳）校长助理、深圳市柔性印刷电子技术重点实验室主任、柔性印刷电子技术中心主任、材料科学与工程学院教授。在加盟哈尔滨工业大学（深圳）之前，魏军教授是新加坡科技研究局(A*STAR)首席科学家。先后担任新加坡科技研究局“工业增材制造”主题战略研究计划主任和项目负责人、新加坡制造技术研究院-南洋理工大学“增材制造”联合实验室主任、新加坡制造技术研究院-新加坡国立大学“大面积柔性复合电子联合实验室”主任、新加坡制造技术研究院柔性印刷电子研究室和连接技术研究室主任等职务。从事先进材料和制造技术基础理论和工业应用研究三十多年，曾主持160多项研究课题以及和企业合作的项目，多项研究成果已被多家跨国公司实现产业化应用。目前主要从事纳米材料和器件、柔性印刷电子和增材制造（3D打印）研究工作，在国际期刊和会议上发表论文800余篇，其中SCI收录500余篇，论文被引2.5万余次，谷歌学术H指数80，受邀参编5部英文专著，拥有发明专利80余项。

  课题组研究方向为纳米材料和器件、柔性印刷电子和增材制造（3D打印），常年招收博士后研究人员，提供丰厚的博士后薪资（深圳市、学校加实验室津贴），享受五险一金，可租住深圳市人才公寓，或享受深圳市政府租房补贴。课题组将根据实际科研业绩给予额外奖励。要求：1.已获得博士学位或者应届博士研究生；2.拥有团队合作精神并且热爱科研工作；3.具有娴熟的英语阅读写作和应用能力。欢迎有志青年加盟，投递简历至junwei@hit.edu.cn。