连发4篇文章：森工科技DIW墨水直写3D打印机助力深圳大学增材制造研究所陈张伟老师团队

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2025年10月16日，深圳大学增材制造研究所陈张伟教授团队借助深圳森工科技有限公司的AutoBio2000 DIW墨水直写3D打印设备，在能源存储与生物传感领域取得突破，连续在行业顶刊发表高水平研究成果，展现了 3D 打印技术在先进材料制备与功能器件开发中的巨大潜力。

4篇顶刊核心成果速览
陈张伟老师团队的 4 项研究围绕 “3D 打印功能材料 - 器件性能优化 - 实际场景应用” 展开，覆盖超级电容器、压电传感器等关键领域，每篇论文均以 AutoBio2000 设备为核心制备工具，突破传统材料成型局限，以下是详细解读：

序号	论文标题	期刊名称	影响因子	中科院分区
1	Breaking barriers in energy storage: 3D printed SiOC/Bi₂O₃ nanocomposites for high-performance asymmetric supercapacitors	Chemical Engineering Journal	13.2	工程技术1区
2	Structural-engineered V₂O₅/MoO₃ nanocomposite scaffolds via direct ink writing 3D printing for asymmetric supercapacitors with ultrahigh areal energy density	Composites Part B: Engineering	14.2	工程技术1区TOP期刊
3	Advanced Co₃O₄/CeO₂ Ink for 3D Printing Layered Porous Electrodes to Boost Energy Density of Solid-State Supercapacitor	Advanced Functional Materials	19.0	材料科学1区TOP期刊
4	3D printing of high-performance Ag/BaTiO₃ ceramic-polymer piezoelectric sensors for biomedical applications	Chemical Engineering Journal	13.2	工程技术1区

1. Chemical Engineering Journal（IF=13.2）：3D 打印 SiOC/Bi₂O₃纳米复合材料，破解不对称超级电容器性能瓶颈
论文标题：Breaking barriers in energy storage: 3D printed SiOC/Bi₂O₃ nanocomposites for high-performance asymmetric supercapacitors
核心突破：采用水热法合成 SiOC/Bi₂O₃纳米复合材料，通过 AutoBio2000 的 DIW 技术打印出多孔互联电极，解决传统电极 “高能量密度与高功率密度不可兼得” 的难题。
关键性能：在 1 A/g 电流密度下，能量密度达 98.2 Wh/kg、功率密度达 882.4 W/kg；经过 5000 次充放电循环后，电容保留率仍高达 95.55%，远超传统浇铸电极（能量密度 54.6 Wh/kg）。

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）：V₂O₅/MoO₃垂直多孔支架，刷新不对称超级电容器面能量密度纪录
论文标题：Structural-engineered V₂O₅/MoO₃ nanocomposite scaffolds via direct ink writing 3D printing for asymmetric supercapacitors with ultrahigh areal energy density
核心突破：通过 AutoBio2000 的分层打印功能，构建 1 层与 2 层垂直对齐的 V₂O₅/MoO₃多孔电极，优化离子传输路径，大幅提升电极的面容量与面能量密度。
关键性能：2 层打印电极（3DP-2LMV0.3）在 6.2 mg/cm² 质量负载下，面容量达 1.54 C/cm²，面能量密度高达 333.4 μWh/cm²，是块状电极（BMV0.3）的 2.5 倍；5000 次循环后容量保留率 94.8%，且不牺牲面功率密度（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）：Co₃O₄/CeO₂氧富集墨水，实现固态超级电容器能量密度飞跃
论文标题：Advanced Co₃O₄/CeO₂ Ink for 3D Printing Layered Porous Electrodes to Boost Energy Density of Solid-State Supercapacitor
核心突破：开发氧空位富集的 Co₃O₄/CeO₂纳米复合墨水，利用 AutoBio2000 打印 3 层与 5 层多孔电极，突破固态超级电容器 “高载量与高离子传输效率难以平衡” 的局限。
关键性能：5 层打印电极（3DP-5LCCNC）质量负载达 18.61 mg/cm²，面电容达 7.09 F/cm²（是块状电极的 8.7 倍），面能量密度 2.366 mWh/cm²，4000 次循环后容量保留率 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/BaTiO₃柔性压电传感器，开辟生物医疗监测新路径
论文标题：3D printing of high-performance Ag/BaTiO₃ ceramic-polymer piezoelectric sensors for biomedical applications
核心突破：通过原位光还原法制备 Ag/BaTiO₃异质结，与 PDMS 复合形成 printable 墨水，利用 AutoBio2000 打印网格状柔性传感器，兼顾高灵敏度与生物相容性。
关键性能：传感器灵敏度达 217 mV/N，响应时间 24.9 ms、恢复时间 25.7 ms；可精准监测腕部弯曲、肘部运动、heel 冲击（跳跃 / 行走 / 跑步）及鼠标点击，且在湿度、温度变化下性能稳定。

△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, 10μF, 220 μF, and 470 μF capacitors energized by a piezoelectric sensor through finger tapping.

创新引擎：AutoBio2000 DIW墨水直写3D打印机

AutoBio2000作为森工科技专门针对科研领域研发的3D打印设备它具备以下核心优势：
多材料兼容：支持水凝胶、陶瓷、金属氧化物、聚合物等多种材料，适配从能源电极到生物支架的多样化需求；
高精度控制：最小喷嘴直径支持 0.1 mm，压力分辨率 ±1 kPa，机械定位精度 ±10 μm，确保微观结构与性能稳定；
多模态拓展：可搭载高温 / 低温喷头、高温 / 低温平台、紫外固化、静电纺丝、同轴模块、转轴模块、梯度混合模块、二次平台等辅助成型模块，满足材料成型的复杂工艺要求；
科研友好性：提供压力、温度、粘度等全参数数据记录，支持多通道打印与在线混合，加速材料研发迭代。
设备工作范围达 300mm×200mm×100mm，双 Z 轴设计与自动校准功能，通道独立控制气压等设计进一步提升实验效率与成功率，成为科研团队突破技术瓶颈的 “利器”。

总结：3D 打印引领科研创新方向
深圳大学增材制造研究所陈张伟老师团队的 4 篇顶刊成果，不仅验证了 DIW 墨水直写3D 打印技术在先进材料制备中的核心价值，更为能源存储与生物传感领域提供了 “材料 - 结构 - 性能” 协同优化的新范式。而 AutoBio2000 设备的灵活可控性，为科研人员提供了突破传统工艺局限的工具，未来有望在柔性电子、个性化医疗、新能源等科研领域催生更多创新应用。