合成功能化纳米油墨的主要成分，包括印刷。资料来源：东北大学

3D打印的出现和越来越多的可用性正在导致从可穿戴智能设备到自动车辆等一系列应用中更多的可定制部件，成本更低。现在，位于东北大学的一个研究小组已经通过3D打印出了第一个质子交换膜，质子交换膜是电池、电化学电容器和燃料电池的关键组件。研究人员表示，这一成就还使定制固态能源设备的可能性更接近现实。

研究结果发表在ACS应用能源材料（ACS Applied Energy Materials）上。

"形状可以定制的储能设备为智能可穿戴、电子医疗设备和无人机等电子设备的应用提供了全新的可能性， "东北大学(Tohoku University)高级材料多学科研究所(Institute of多学科研究所)本马教授团队的论文作者兼助理教授岩濑和幸(Kazuyuki Iwase)说。 " 3D打印是一种能够实现这种按需结构的技术。 "

目前的3D打印制造主要集中在对最终产品功能有贡献的结构部件上，而不是在部件上注入它们自己的功能。

"然而，储能设备的3D打印需要专门的功能性油墨， "岩濑说。 "我们开发了一个制造过程，并合成了功能化的纳米油墨，使基于3D打印的准固态储能设备得以实现。 "

准固态电化学电容的制作过程概述和照片。资料来源：东北大学

研究小组将无机二氧化硅纳米颗粒与能够导电的光固化树脂和液体混合，并迅速关注由此产生的油墨的粘度。研究人员说，以前的研究导致油墨无法3D打印。通过混合成分的比例，研究人员开发了油墨，即使在紫外线照射下固化，也可以用于分发3D打印机，并仍然保持其性能。为了测试其性能，研究人员在两个碳电极之间组装了一个印刷膜，以形成可操作的准固态电化学电容器，这是促进电子设备储能和放电所需的关键组件。

Iwase说： "由于我们可以自由选择用于固化的无机材料或树脂，我们假设这种技术可以应用于各种类型的准固态能量转换设备。 "

电容充放电行为的一个例子。资料来源：东北大学

Iwase说： "与传统的制造技术相比， 3D打印此类设备的能力为质子导电设备开辟了新的可能性，例如可以调整形状以适应它们所驱动的设备，或者可以适应佩戴智能医疗设备的患者的个人需要。 "

该团队计划改进油墨配方，目标是使用更复杂形状的全3D打印储能设备，并寻找可能有兴趣应用这种技术或其他可能性将其商业化的工业合作伙伴。