A impressão tridimensional (3D), também conhecida como manufatura aditiva, surgiu como uma tecnologia poderosa para fabricar estruturas complexas com alta precisão. No entanto, o desenvolvimento de tintas adequadas para impressão 3D de materiais bidimensionais (2D), como grafeno e dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), tem sido um desafio. Esses materiais são frequentemente propensos à aglomeração e à má dispersão em solventes, dificultando a obtenção de tintas uniformes e estáveis.

Para enfrentar esses desafios, os pesquisadores exploraram várias estratégias para projetar tintas baseadas em materiais 2D imprimíveis em 3D. Uma abordagem comum envolve a funcionalização dos materiais 2D com ligantes ou polímeros adequados para melhorar sua dispersão e estabilidade em solventes. Por exemplo, o óxido de grafeno (GO) pode ser funcionalizado com grupos contendo oxigênio para formar dispersões GO que podem ser usadas diretamente para impressão 3D. Da mesma forma, os TMDs podem ser funcionalizados com ligantes orgânicos para aumentar a sua compatibilidade com solventes e evitar aglomeração.

Outra estratégia para desenvolver tintas baseadas em materiais 2D imprimíveis em 3D é usar materiais compósitos. Nesta abordagem, os materiais 2D são combinados com outros materiais, como polímeros, metais ou cerâmicas, para criar tintas compostas com melhor capacidade de impressão e desempenho. Por exemplo, compósitos de polímero de grafeno têm mostrado resultados promissores para impressão 3D de estruturas condutoras e multifuncionais.

Em termos de aplicações de armazenamento de energia, as tintas baseadas em materiais 2D imprimíveis em 3D oferecem diversas vantagens. Primeiro, essas tintas podem ser usadas para fabricar eletrodos de grande área superficial com arquiteturas personalizadas, o que pode melhorar o desempenho eletroquímico de dispositivos de armazenamento de energia. Em segundo lugar, a capacidade de controlar com precisão a composição e deposição da tinta permite a otimização das propriedades do eletrodo, como porosidade, condutividade e resistência mecânica. Terceiro, a impressão 3D permite a fabricação de estruturas complexas de eletrodos, como eletrodos interdigitados ou arquiteturas hierárquicas, o que pode melhorar ainda mais o desempenho do armazenamento de energia.

No geral, as tintas baseadas em materiais 2D imprimíveis em 3D têm um grande potencial para avançar no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia de alto desempenho. Essas tintas permitem a fabricação de estruturas complexas de eletrodos com propriedades personalizadas, o que pode aumentar significativamente a capacidade de armazenamento de energia, a densidade de potência e a estabilidade do ciclo de baterias, supercapacitores e outros dispositivos eletroquímicos.