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近期，深圳大學(xué)增材制造研究所陳張偉教授團(tuán)隊(duì)借助深圳森工科技有限公司的AutoBio2000 DIW墨水直寫3D打印設(shè)備，在能源存儲(chǔ)與生物傳感領(lǐng)域取得突破，連續(xù)在行業(yè)頂刊發(fā)表高水平研究成果，展現(xiàn)了 3D 打印技術(shù)在先進(jìn)材料制備與功能器件開發(fā)中的巨大潛力。

4篇頂刊核心成果速覽

陳張偉老師團(tuán)隊(duì)的 4 項(xiàng)研究圍繞 “3D 打印功能材料 - 器件性能優(yōu)化 - 實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用” 展開，覆蓋超級(jí)電容器、壓電傳感器等關(guān)鍵領(lǐng)域，每篇論文均以 AutoBio2000 設(shè)備為核心制備工具，突破傳統(tǒng)材料成型局限，以下是詳細(xì)解讀：

1. Chemical Engineering Journal（IF=13.2）：3D 打印 SiOC/Bi?O?納米復(fù)合材料，破解不對(duì)稱超級(jí)電容器性能瓶頸

論文標(biāo)題：Breaking barriers in energy storage: 3D printed SiOC/Bi?O? nanocomposites for high-performance asymmetric supercapacitors

核心突破：采用水熱法合成 SiOC/Bi?O?納米復(fù)合材料，通過 AutoBio2000 的 DIW 技術(shù)打印出多孔互聯(lián)電極，解決傳統(tǒng)電極 “高能量密度與高功率密度不可兼得” 的難題。

關(guān)鍵性能：在 1 A/g 電流密度下，能量密度達(dá) 98.2 Wh/kg、功率密度達(dá) 882.4 W/kg；經(jīng)過 5000 次充放電循環(huán)后，電容保留率仍高達(dá) 95.55%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)澆鑄電極（能量密度 54.6 Wh/kg）。

The schematic representation of the sensor tracking the motion of various body parts illustrates the device output voltage under varying conditions: (a) wristflexion, (b) elbow flexion, and (c) free movement of the knee. A sensor affixed to an individual's heel monitors (d) jumping, (e) walking, and (f) running activities. (g)Periodic bending of the fingers at various angles, with inset photographs illustrating the different positions. (h) Illustration of the force signal generated by a mouse

click. Performance of Energy Harvesters in Capacitor Charging: (i) Schematic representation of capacitor charging, (j) illustrating the charging curves for 0.1 μF, 10μF, 220 μF, and 470 μF capacitors energized by a piezoelectric sensor through finger tapping.

2. Composites Part B（IF=14.2）：V?O?/MoO?垂直多孔支架，刷新不對(duì)稱超級(jí)電容器面能量密度紀(jì)錄

論文標(biāo)題：Structural-engineered V?O?/MoO? nanocomposite scaffolds via direct ink writing 3D printing for asymmetric supercapacitors with ultrahigh areal energy density

核心突破：通過 AutoBio2000 的分層打印功能，構(gòu)建 1 層與 2 層垂直對(duì)齊的 V?O?/MoO?多孔電極，優(yōu)化離子傳輸路徑，大幅提升電極的面容量與面能量密度。

關(guān)鍵性能：2 層打印電極（3DP-2LMV0.3）在 6.2 mg/cm2 質(zhì)量負(fù)載下，面容量達(dá) 1.54 C/cm2，面能量密度高達(dá) 333.4 μWh/cm2，是塊狀電極（BMV0.3）的 2.5 倍；5000 次循環(huán)后容量保留率 94.8%，且不犧牲面功率密度（2.1 mW/cm2）。

(a) Schematic illustration of assembled AASC device. (b) MV0.3 and AC CV curve at 20 mV/s. (c) Comparative CV curves of BMV0.3, 3DP-1LMV0.3, and 3DP-2LMV0.3 at ST of 50 mV/s (d) CV curve of 2-layer printed device at different ST. (e and f) Areal and gravimetric capacity of devices at 5 mV/s.

3. Advanced Functional Materials（IF=19.0）：Co?O?/CeO?氧富集墨水，實(shí)現(xiàn)固態(tài)超級(jí)電容器能量密度飛躍

論文標(biāo)題：Advanced Co?O?/CeO? Ink for 3D Printing Layered Porous Electrodes to Boost Energy Density of Solid-State Supercapacitor

核心突破：開發(fā)氧空位富集的 Co?O?/CeO?納米復(fù)合墨水，利用 AutoBio2000 打印 3 層與 5 層多孔電極，突破固態(tài)超級(jí)電容器 “高載量與高離子傳輸效率難以平衡” 的局限。

關(guān)鍵性能：5 層打印電極（3DP-5LCCNC）質(zhì)量負(fù)載達(dá) 18.61 mg/cm2，面電容達(dá) 7.09 F/cm2（是塊狀電極的 8.7 倍），面能量密度 2.366 mWh/cm2，4000 次循環(huán)后容量保留率 96.31%。

a) Schematic illustrated the preparation of CF, CS, and CCNC by hydrothermal approaches, b) Schematic presentation of ink preparation of CCNC/super-P carbon/PVDF and 3D-printing process of 3-layer and 5-layer printed electrodes, c) XRD pattern of prepared CF, CS, and CCNC with JCPDS card number, d) Crystallite size on CF, CS, and CCNC by Debye Scherrer analysis, and e) Measured surface area by BET analysis with pore size.

4. Chemical Engineering Journal（IF=13.2）：Ag/BaTiO?柔性壓電傳感器，開辟生物醫(yī)療監(jiān)測(cè)新路徑

論文標(biāo)題：3D printing of high-performance Ag/BaTiO? ceramic-polymer piezoelectric sensors for biomedical applications

核心突破：通過原位光還原法制備 Ag/BaTiO?異質(zhì)結(jié)，與 PDMS 復(fù)合形成 printable 墨水，利用 AutoBio2000生物3D打印機(jī) 打印網(wǎng)格狀柔性傳感器，兼顧高靈敏度與生物相容性。

關(guān)鍵性能：傳感器靈敏度達(dá) 217 mV/N，響應(yīng)時(shí)間 24.9 ms、恢復(fù)時(shí)間 25.7 ms；可精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)腕部彎曲、肘部運(yùn)動(dòng)、heel 沖擊（跳躍 / 行走 / 跑步）及鼠標(biāo)點(diǎn)擊，且在濕度、溫度變化下性能穩(wěn)定。

The schematic representation of the sensor tracking the motion of various body parts illustrates the device output voltage under varying conditions: (a) wristflexion, (b) elbow flexion, and (c) free movement of the knee. A sensor affixed to an individual's heel monitors (d) jumping, (e) walking, and (f) running activities. (g)Periodic bending of the fingers at various angles, with inset photographs illustrating the different positions. (h) Illustration of the force signal generated by a mouseclick. Performance of Energy Harvesters in Capacitor Charging: (i) Schematic representation of capacitor charging, (j) illustrating the charging curves for 0.1 μF, 10 μF, 220 μF, and 470 μF capacitors energized by a piezoelectric sensor through finger tapping.

創(chuàng)新引擎：AutoBio2000 DIW墨水直寫3D打印機(jī)

       AutoBio2000作為森工科技專門針對(duì)科研領(lǐng)域研發(fā)的3D打印設(shè)備它具備以下核心優(yōu)勢(shì)：

多材料兼容：支持水凝膠、陶瓷、金屬氧化物、聚合物等多種材料，適配從能源電極到生物支架的多樣化需求；

高精度控制：最小噴嘴直徑支持 0.1 mm，壓力分辨率 ±1 kPa，機(jī)械定位精度 ±10 μm，確保微觀結(jié)構(gòu)與性能穩(wěn)定；

多模態(tài)拓展：可搭載高溫 / 低溫噴頭、高溫 / 低溫平臺(tái)、紫外固化、靜電紡絲、同軸模塊、轉(zhuǎn)軸模塊、梯度混合模塊、二次平臺(tái)等輔助成型模塊，滿足材料成型的復(fù)雜工藝要求；

科研友好性：提供壓力、溫度、粘度等全參數(shù)數(shù)據(jù)記錄，支持多通道打印與在線混合，加速材料研發(fā)迭代。

設(shè)備工作范圍達(dá) 300mm×200mm×100mm，雙 Z 軸設(shè)計(jì)與自動(dòng)校準(zhǔn)功能，通道獨(dú)立控制氣壓等設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)效率與成功率，成為科研團(tuán)隊(duì)突破技術(shù)瓶頸的 “利器”。

總結(jié)：3D 打印引領(lǐng)科研創(chuàng)新方向

       深圳大學(xué)增材制造研究所陳張偉老師團(tuán)隊(duì)的 4 篇頂刊成果，不僅驗(yàn)證了 DIW 墨水直寫3D 打印技術(shù)在先進(jìn)材料制備中的核心價(jià)值，更為能源存儲(chǔ)與生物傳感領(lǐng)域提供了 “材料 - 結(jié)構(gòu) - 性能” 協(xié)同優(yōu)化的新范式。而 AutoBio2000 設(shè)備的靈活可控性，為科研人員提供了突破傳統(tǒng)工藝局限的工具，未來有望在柔性電子、個(gè)性化醫(yī)療、新能源等科研領(lǐng)域催生更多創(chuàng)新應(yīng)用。