TWI649208B - 能量儲存裝置、能量儲存裝置之膜與用於印刷薄膜之墨水 - Google Patents

能量儲存裝置、能量儲存裝置之膜與用於印刷薄膜之墨水 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種印刷能量儲存裝置，其包含第一電極、第二電極以及在第一與第二電極之間的分離器。第一電極、第二電極以及分離器中之至少一者包含矽藻殼，例如來自矽藻。矽藻殼可具有均一或實質上均一的性質或屬性，諸如形狀、尺寸及/或孔隙率。矽藻殼之性質或屬性亦可藉由將表面改質結構及/或材料施加或形成於矽藻殼之表面而經改質。用於能量儲存裝置之膜包含矽藻殼。用於印刷薄膜之墨水包含矽藻殼。

Description

能量儲存裝置、能量儲存裝置之膜與用於印刷薄膜 之墨水 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2013年1月9日申請之題為“矽藻土能量儲存裝置(Diatomaceous Energy Storage Devices)”的美國臨時專利申請案第61/750,757號及2012年7月18日申請之題為“矽藻土能量儲存裝置(Diatomaceous Energy Storage Devices)”的美國臨時專利申請案第61/673,149號之權益，所述臨時專利申請案各自以全文引用的方式併入本文中。
本申請案是關於能量儲存裝置，且尤其關於包括矽藻之矽藻殼的能量儲存裝置。
矽藻典型地包含單細胞真核生物，諸如單細胞藻類。矽藻在自然界中非常豐富且可見於淡水及海洋環境中。一般，矽藻是由矽藻殼封閉，矽藻殼具有經由包括殼環元件的連接帶配合在一起的兩個殼瓣。矽藻土，有時稱為矽藻岩，可為矽藻殼的來源。矽藻土包括化石化矽藻殼且可用於各種各樣的應用，包含用作過濾劑、塗料或塑膠的填充劑、吸附劑、貓砂或研磨材料。
矽藻殼常常包括大量二氧化矽(SiO2)以及氧化鋁、氧化鐵、氧化鈦、磷酸鹽、石灰、鈉及/或鉀。矽藻殼典型地為電絕緣的。矽藻殼可包括多種尺寸、表面特徵、形狀以及其他屬性。舉例而言，矽藻殼可包括各種形狀，包含(但不限於)圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。矽藻殼包括對稱形狀或不對稱形狀。矽藻可根據矽藻殼之形狀及/或對稱性分類，例如基於輻射對稱之存在或不存在對矽藻進行分組。矽藻殼可包括在小於約一微米至約數百微米範圍內的尺寸。矽藻殼亦可包括不同孔隙率，具有許多孔隙或縫隙。矽藻殼之孔隙或縫隙可在形狀、大小及/或密度方面有變化。舉例而言，矽藻殼可包括尺寸為約5nm至約1000nm的孔隙。
矽藻殼可包括顯著機械強度或抗剪應力性，例如歸因於矽藻殼之尺寸、矽藻殼形狀、孔隙率及/或材料組成。
能量儲存裝置，諸如電池(例如可充電電池)、電容器及/或超級電容器(例如電雙層電容器(EDLC))可使用嵌入於能量儲存裝置的至少一層中的矽藻殼製造。矽藻殼可經揀選以具有所選形狀、尺寸、孔隙率、材料、表面特徵及/或另一合適矽藻殼屬性，所述屬性可為均一或實質上均一的或可不同。矽藻殼可包含矽藻殼表面改質結構及/或材料。能量儲存裝置可包含諸如電極、分離器及/或集電器之層。舉例而言，分離器可位於第一電極與第二電極之間，第一集電器可與第一電極耦接，且第二集電器可與第二電極耦接。分離器、第一電極以及第二電極中之至少一者可 包含矽藻殼。在能量儲存裝置之至少一部分中包含矽藻殼可有助於使用印刷技術製造能量儲存裝置，包含網版印刷、捲軸式印刷、噴墨印刷及/或另一合適印刷製程。矽藻殼可為能量儲存裝置層提供結構支撐，且幫助能量儲存裝置層在製造及/或使用期間維持均一或實質上均一的厚度。多孔矽藻殼可允許電子或離子物種不受阻或實質上不受阻的流動。包含矽藻殼之表面結構或材料可增加層的導電性。
在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括第一電極、第二電極以及在第一與第二電極之間的分離器。第一電極、第二電極以及分離器中之至少一者包含矽藻殼。
在一些實施例中，分離器包含矽藻殼。在一些實施例中，第一電極包含矽藻殼。在一些實施例中，分離器及第一電極包含矽藻殼。在一些實施例中，第二電極包含矽藻殼。在一些實施例中，分離器及第二電極包含矽藻殼。在一些實施例中，第一電極及第二電極包含矽藻殼。在一些實施例中，分離器、第一電極以及第二電極包含矽藻殼。
在一些實施例中，矽藻殼具有實質上均一的性質。在一些實施例中，性質包括形狀，例如包含圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。在一些實施例中，性質包括尺寸，例如包含直徑、長度或最長軸。在一些實施例中，性質包括孔隙率。在一些實施例中，性質包括機械強度。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質結構。在一些實施例中，表面改質結構包含導電材料。在一些實施例中，導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些 實施例中，表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。在一些實施例中，表面改質結構包括半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀(rosette)之結構中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面及外表面上。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質材料。在一些實施例中，表面改質材料包括導電材料。在一些實施例中，表面改質材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料包含ZnO。在一些實施例中，表面改質材料包含半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面及內表面上。
在一些實施例中，第一電極包括導電填充劑。在一些實施例中，第二電極包括導電填充劑。在一些實施例中，第一電極及第二電極包括導電填充劑。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨碳。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨烯。
在一些實施例中，第一電極包括黏著性材料。在一些實施例中，第二電極包括黏著性材料。在一些實施例中，第一電極及第二電極包括黏著性材料。在一些實施例中，分離器包括黏著性材料。在一些實施例中，第一電極及分離器包括黏著性材料。 在一些實施例中，第二電極及分離器包括黏著性材料。在一些實施例中，第一電極、第二電極以及分離器包括黏著性材料。在一些實施例中，黏著性材料包括聚合物。
在一些實施例中，分離器包括電解質。在一些實施例中，電解質包括離子液體、酸、鹼及鹽中之至少一者。在一些實施例中，電解質包括電解凝膠。
在一些實施例中，裝置包括與第一電極電連通之第一集電器。在一些實施例中，裝置包括與第二電極電連通之第二集電器。在一些實施例中，裝置包括與第一電極電連通之第一集電器及與第二電極電連通之第二集電器。
在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括超級電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電池。
在一些實施例中，系統包括多個堆疊在彼此頂部上的如本文所述之印刷能量儲存裝置。在一些實施例中，電裝置包括本文所述之印刷能量儲存裝置或系統。
在一些實施例中，印刷能量儲存裝置之膜包括矽藻殼。
在一些實施例中，矽藻殼具有實質上均一的性質。在一些實施例中，性質包括形狀，例如包含圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。在一些實施例中，性質包括尺寸，例如包含直徑、長度或最長軸。在一些實施例中，性質包括孔隙率。在一些實施例中，性質包括機械強度。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質結構。在一些實施例中，表面改質結構包含導電材料。在一些實施例中，導電材 料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。在一些實施例中，表面改質結構包括半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀之結構中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面及外表面上。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質材料。在一些實施例中，表面改質材料包括導電材料。在一些實施例中，表面改質材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料包含ZnO。在一些實施例中，表面改質材料包含半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面及內表面上。
在一些實施例中，膜更包括導電填充劑。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨碳。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨烯。
在一些實施例中，膜更包括黏著性材料。在一些實施例中，黏著性材料包括聚合物。
在一些實施例中，膜更包括電解質。在一些實施例中，電解質包括離子液體、酸、鹼及鹽中之至少一者。在一些實施例 中，電解質包括電解凝膠。
在一些實施例中，能量儲存裝置包括如本文所述之膜。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括超級電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電池。在一些實施例中，系統包括多個堆疊在彼此頂部上的如本文所述之能量儲存裝置。在一些實施例中，電裝置包括本文所述之印刷能量儲存裝置或系統。
在一些實施例中，製造印刷能量儲存裝置之方法包括形成第一電極，形成第二電極，以及形成第一電極與第二電極之間的分離器。第一電極、第二電極以及分離器中之至少一者包含矽藻殼。
在一些實施例中，分離器包含矽藻殼。在一些實施例中，形成分離器包含形成矽藻殼之分散液。在一些實施例中，形成分離器包含網版印刷分離器。在一些實施例中，形成分離器包含形成矽藻殼之膜。在一些實施例中，形成分離器包含捲軸式印刷包含分離器之膜。
在一些實施例中，第一電極包含矽藻殼。在一些實施例中，形成第一電極包含形成矽藻殼之分散液。在一些實施例中，形成第一電極包含網版印刷第一電極。在一些實施例中，形成第一電極包含形成矽藻殼之膜。在一些實施例中，形成第一電極包含捲軸式印刷包含第一電極之膜。
在一些實施例中，第二電極包含矽藻殼。在一些實施例中，形成第二電極包含形成矽藻殼之分散液。在一些實施例中，形成第二電極包含網版印刷第二電極。在一些實施例中，形成第 二電極包含形成矽藻殼之膜。在一些實施例中，形成第二電極包含捲軸式印刷包含第二電極之膜。
在一些實施例中，方法更包括根據性質揀選矽藻殼。在一些實施例中，性質包括形狀、尺寸、材料及孔隙率中之至少一者。
在一些實施例中，墨水包括溶液及分散於溶液中之矽藻殼。
在一些實施例中，矽藻殼具有實質上均一的性質。在一些實施例中，性質包括形狀，例如包含圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。在一些實施例中，性質包括尺寸，例如包含直徑、長度或最長軸。在一些實施例中，性質包括孔隙率。在一些實施例中，性質包括機械強度。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質結構。在一些實施例中，表面改質結構包含導電材料。在一些實施例中，導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。在一些實施例中，表面改質結構包括半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀之結構中之至少一者。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質結構處於矽藻殼之內表面及外表面上。
在一些實施例中，矽藻殼包括表面改質材料。在一些實施例中，表面改質材料包括導電材料。在一些實施例中，表面改 質材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料包含ZnO。在一些實施例中，表面改質材料包含半導體。在一些實施例中，半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之內表面上。在一些實施例中，表面改質材料處於矽藻殼之外表面及內表面上。
在一些實施例中，墨水更包括導電填充劑。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨碳。在一些實施例中，導電填充劑包括石墨烯。
在一些實施例中，墨水更包括黏著性材料。在一些實施例中，黏著性材料包括聚合物。
在一些實施例中，墨水更包括電解質。在一些實施例中，電解質包括離子液體、酸、鹼及鹽中之至少一者。在一些實施例中，電解質包括電解凝膠。
在一些實施例中，裝置包括本文所述之墨水中之至少一者。在一些實施例中，裝置包括印刷能量儲存裝置。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括超級電容器。在一些實施例中，印刷能量儲存裝置包括電池。
提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中。可移除有機污染物及無機污染物中之至少一者。提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼 部分之聚結。所述方法可包括使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，至少一個共同特性可包含尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一者。尺寸可包含長度及直徑中之至少一者。
在一些實施例中，固體混合物可包括多個矽藻矽藻殼部分。提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括減小固體混合物之粒子尺寸。減小固體混合物之粒子尺寸可在將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中之前進行。在一些實施例中，減小粒子尺寸可包括研磨固體混合物。研磨固體混合物可包含將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於固體混合物。
在一些實施例中，可提取最長組分尺寸大於多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸的固體混合物之組分。提取固體混合物之組分可包括篩分固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括揀選多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大的最長尺寸。舉例而言，第一矽藻矽藻殼部分可包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。第二矽藻矽藻殼部分可包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，揀選多個矽藻矽藻殼部分可包括過濾多個矽藻矽藻殼部分。過濾可包括妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚 結。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括攪拌。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括震盪。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括起泡。
過濾可包含將篩子應用於多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，篩子可具有約5微米至約10微米(包含約7微米)之目徑。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌多個矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括使用清洗溶劑洗滌具有至少一個共同特性的矽藻矽藻殼部分。
可移除清洗溶劑。舉例而言，移除清洗溶劑可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，沈降多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，移除清洗溶劑可包括沈降具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。沈降多個矽藻矽藻殼部分可包括離心。在一些實施例中，離心可包括應用適合於大規模處理的離心機。在一些實施例中，離心可包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
在一些實施例中，分散溶劑及清洗溶劑中之至少一者可包括水。
在一些實施例中，將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中及將多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中之至少一者可包括音波處理多個矽藻矽藻殼。
界面活性劑可包括陽離子界面活性劑。舉例而言，陽離子界面活性劑可包括氯化苄烷銨(benzalkonium chloride)、西曲溴銨(cetrimonium bromide)、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨(lauryl methyl gluceth-10 hydroxypropyl dimonium chloride)、苄索氯銨(benzethonium chloride)、博尼杜克(bronidox)、二甲基二(十八烷基)氯化銨(dimethyldioctadecylamoonium)以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
界面活性劑可包括非離子界面活性劑。舉例而言，非離子界面活性劑可包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9(nonoxynol-9)、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆(poloxamer)中之至少一者。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之前進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之後進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可與將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中至少部分同時發生。添加劑組分可包含氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
在一些實施例中，分散多個矽藻矽藻殼部分可包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之多個矽藻矽藻殼部分的 分散液。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括在漂白劑存在下加熱多個矽藻矽藻殼部分。漂白劑可包含過氧化氫及硝酸中之至少一者。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱多個矽藻矽藻殼部分。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括加熱多個矽藻矽藻殼部分持續約5分鐘至約15分鐘。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括將多個矽藻矽藻殼部分退火。在一些實施例中，移除無機污染物可包括使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合可包含將多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的溶液中。舉例而言，混合可持續約20分鐘至約40分鐘。
提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中。在一些實施例中，所述方法可包括移除有機污染物及無機污染物中之至少一者。在一些實施例中，所述方法可包括將多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
至少一個共同特性可包含尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一者。尺寸可包含長度及直徑中之至少一者。
在一些實施例中，固體混合物可包括多個矽藻矽藻殼部分。提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括減小固體混合物之粒子尺 寸。減小固體混合物之粒子尺寸可在將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中之前進行。在一些實施例中，減小粒子尺寸可包括研磨固體混合物。研磨固體混合物可包含將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於固體混合物。
在一些實施例中，可提取最長組分尺寸大於多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸的固體混合物之組分。提取固體混合物之組分可包括篩分固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括揀選多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大的最長尺寸。舉例而言，第一矽藻矽藻殼部分可包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。第二矽藻矽藻殼部分可包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，揀選多個矽藻矽藻殼部分可包括過濾多個矽藻矽藻殼部分。過濾可包括妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括攪拌。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括震盪。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括起泡。
過濾可包含將篩子應用於多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，篩子可具有約5微米至約10微米(包含約7微米)之目徑。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含獲 得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌多個矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括使用清洗溶劑洗滌具有至少一個共同特性的矽藻矽藻殼部分。
可移除清洗溶劑。舉例而言，移除清洗溶劑可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，沈降多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，移除清洗溶劑可包括沈降具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。沈降多個矽藻矽藻殼部分可包括離心。在一些實施例中，離心可包括應用適合於大規模處理的離心機。在一些實施例中，離心可包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
在一些實施例中，分散溶劑及清洗溶劑中之至少一者可包括水。
在一些實施例中，將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中及將多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中之至少一者可包括音波處理多個矽藻矽藻殼。
界面活性劑可包括陽離子界面活性劑。舉例而言，陽離子界面活性劑可包括氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
界面活性劑可包括非離子界面活性劑。舉例而言，非離子界面活性劑可包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚 氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆中之至少一者。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之前進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之後進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可與將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中至少部分同時發生。添加劑組分可包含氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
在一些實施例中，分散多個矽藻矽藻殼部分可包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之多個矽藻矽藻殼部分的分散液。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括在漂白劑存在下加熱多個矽藻矽藻殼部分。漂白劑可包含過氧化氫及硝酸中之至少一者。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱多個矽藻矽藻殼部分。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括加熱多個矽藻矽藻殼部分約5分鐘至約15分鐘之持續時間。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括將多個矽藻矽藻殼部分退火。在一些實施例中，移除無機污染物可包括使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合可包含將多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的 溶液中。舉例而言，混合可持續約20分鐘至約40分鐘。
提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含使用界面活性劑分散多個矽藻矽藻殼部分，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中。在一些實施例中，可移除有機污染物及無機污染物中之至少一者。
在一些實施例中，至少一個共同特性可包含尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一者。尺寸可包含長度及直徑中之至少一者。
在一些實施例中，固體混合物可包括多個矽藻矽藻殼部分。提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括減小固體混合物之粒子尺寸。減小固體混合物之粒子尺寸可在將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中之前進行。在一些實施例中，減小粒子尺寸可包括研磨固體混合物。研磨固體混合物可包含將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於固體混合物。
在一些實施例中，可提取最長組分尺寸大於多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸的固體混合物之組分。提取固體混合物之組分可包括篩分固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。篩分固體混合物可包括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理固體混合物。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括揀選多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大最長尺寸。舉例而言，第一矽藻矽藻殼部分可包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。第二矽藻矽藻殼部分可包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，揀選多個矽藻矽藻殼部分可包括過濾多個矽藻矽藻殼部分。過濾可包括妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括攪拌。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括震盪。在一些實施例中，妨礙多個矽藻矽藻殼部分的聚結可包括起泡。
過濾可包含將篩子應用於多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，篩子可具有約5微米至約10微米(包含約7微米)之目徑。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包含獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌多個矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分可包括使用清洗溶劑洗滌具有至少一個共同特性的矽藻矽藻殼部分。
可移除清洗溶劑。舉例而言，移除清洗溶劑可包括在移除有機污染物及無機污染物中之至少一者後，沈降多個矽藻矽藻殼部分。舉例而言，移除清洗溶劑可包括沈降具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。沈降多個矽藻矽藻殼部分可包括離心。在一些實施例中，離心可包括應用適合於大規模處理的離心 機。在一些實施例中，離心可包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
在一些實施例中，分散溶劑及清洗溶劑中之至少一者可包括水。
在一些實施例中，將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中及將多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中之至少一者可包括音波處理多個矽藻矽藻殼。
界面活性劑可包括陽離子界面活性劑。舉例而言，陽離子界面活性劑可包括氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
界面活性劑可包括非離子界面活性劑。舉例而言，非離子界面活性劑可包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆中之至少一者。
在一些實施例中，提取矽藻矽藻殼部分之方法可包括將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之前進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可在將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中之後進行。將多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中可與將多個矽藻矽藻殼分散於界面活性劑中至少部分同時發生。添加劑組分可包含氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
在一些實施例中，分散多個矽藻矽藻殼部分可包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之多個矽藻矽藻殼部分的分散液。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括在漂白劑存在下加熱多個矽藻矽藻殼部分。漂白劑可包含過氧化氫及硝酸中之至少一者。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱多個矽藻矽藻殼部分。加熱多個矽藻矽藻殼部分可包括加熱多個矽藻矽藻殼部分約5分鐘至約15分鐘之持續時間。
在一些實施例中，移除有機污染物可包括將多個矽藻矽藻殼部分退火。在一些實施例中，移除無機污染物可包括使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。使多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合可包含將多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的溶液中。舉例而言，混合可持續約20分鐘至約40分鐘。
在矽藻矽藻殼部分上形成銀奈米結構之方法可包含在矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層。所述方法可包含在所述晶種層上形成奈米結構。
在一些實施例中，奈米結構可包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。在一些實施例中，奈米結構可包括銀。
形成銀晶種層可包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，應用循環加熱方案可包括應用循環微波功率。應用循環微波功率可包括使微波功率在 約100瓦與500瓦之間交替。舉例而言，交替可包括每分鐘交替微波功率。在一些實施例中，交替可包括交替微波功率持續約30分鐘。在一些實施例中，交替可包括交替微波功率持續約20分鐘至約40分鐘。
在一些實施例中，形成銀晶種層可包括使矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。晶種層溶液可包含第一銀供給組分及晶種層還原劑。舉例而言，晶種層還原劑可為晶種層溶劑。在一些實施例中，晶種層還原劑及晶種層溶劑可包括聚乙二醇。
在一些實施例中，晶種層溶液可包括第一銀供給組分、晶種層還原劑以及晶種層溶劑。
形成銀晶種層可包括使矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液混合。在一些實施例中，混合可包括超音波處理。
在一些實施例中，晶種層還原劑可包括N,N-二甲基甲醯胺，第一銀供給組分可包括硝酸銀，且晶種層溶劑可包括水及聚乙烯吡咯啶酮中之至少一者。
形成奈米結構可包括使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合。在一些實施例中，形成奈米結構更可包含在使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合後，加熱矽藻矽藻殼部分。舉例而言，加熱可包括加熱至約120℃至約160℃之溫度。
在一些實施例中，形成奈米結構可包含使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，形成奈米結構可包括在使用滴定溶液滴定矽藻矽藻殼部分後混合。
在一些實施例中，晶種層還原劑及奈米結構形成還原劑 中之至少一者可包括肼、甲醛、葡萄糖、酒石酸鈉、草酸、甲酸、抗壞血酸以及乙二醇中之至少一者。
在一些實施例中，第一銀供給組分及第二銀供給組分中之至少一者可包括銀鹽及氧化銀中之至少一者。舉例而言，銀鹽可包含硝酸銀及氨硝酸銀、氯化銀(AgCl)、氰化銀(AgCN)、四氟硼酸銀、六氟磷酸銀以及乙硫酸銀中之至少一者。
可在減少氧化物形成的環境中形成奈米結構。舉例而言，所述環境可包括氬氣氛圍。
在一些實施例中，晶種層溶劑及奈米結構形成溶劑中之至少一者可包括丙二醇、水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、辛醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇(THFA)、環己醇、環戊醇、萜品醇、丁內酯；甲基乙基醚、乙醚、乙基丙基醚、聚醚、二酮、環己酮、環戊酮、環庚酮、環辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙醯丙酮、苯乙酮、環丙酮、異佛酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、己二酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯、碳酸丙烯酯、甘油、二醇、三醇、四醇、五醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、己二醇(etohexadiol)、對薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、四甲基脲、N-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氫呋喃(THF)、二甲基甲醯胺(DMF)、N-甲基甲醯胺(NMF)、二甲亞碸(DMSO)、亞硫醯氯以及硫醯 氯中之至少一者。
矽藻矽藻殼部分可包括破碎的矽藻矽藻殼部分。矽藻矽藻殼部分可包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，矽藻矽藻殼部分可經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。舉例而言，所述製程可包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分之聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
在矽藻矽藻殼部分上形成鋅氧化物奈米結構之方法可包含在矽藻矽藻殼部分之表面上形成鋅氧化物晶種層。所述方法可包括在鋅氧化物晶種層上形成奈米結構。
在一些實施例中，奈米結構可包括奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。在一些實施例中，奈米結構可包括鋅氧化物。
形成鋅氧化物晶種層可包括加熱第一鋅供給組分及矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，加熱第一鋅供給組分及矽藻矽藻殼部分可包括加熱至範圍為約175℃至約225℃之溫度。
在一些實施例中，形成奈米結構可包括在包括第二鋅供給組分之奈米結構形成溶液存在下，將加熱方案應用於具有鋅氧化物晶種層之矽藻矽藻殼部分。加熱方案可包括加熱至奈米結構形成溫度。舉例而言，奈米結構形成溫度可為約80℃至約100℃。在一些實施例中，加熱可持續約一至約三小時。在一些實施例中，加熱方案可包括應用循環加熱程序。舉例而言，循環加熱程序可包含將微波加熱應用於具有鋅氧化物晶種層之矽藻矽藻殼部分維持加熱持續時間，且隨後關閉微波加熱維持冷卻持續時間，歷時總循環加熱持續時間。在一些實施例中，加熱持續時間可為約1 分鐘至約5分鐘。在一些實施例中，冷卻持續時間可為約30秒至約5分鐘。總循環加熱持續時間可為約5分鐘至約20分鐘。應用微波加熱可包含應用約480瓦至約520瓦之微波功率，包含約80瓦至約120瓦之微波功率。
在一些實施例中，第一鋅供給組分及第二鋅供給組分中之至少一者可包括乙酸鋅、乙酸鋅水合物、硝酸鋅、硝酸鋅六水合物、氯化鋅、硫酸鋅以及鋅酸鈉中之至少一者。
在一些實施例中，奈米結構形成溶液可包含鹼。舉例而言，所述鹼可包括氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨、氫氧化鋰、六亞甲基四胺、氨溶液、碳酸鈉以及乙二胺中之至少一者。
在一些實施例中，形成奈米結構可包括添加添加劑組分。添加劑組分可包含三丁胺、三乙胺、三乙醇胺、二異丙胺、磷酸銨、1,6-己二醇、三乙基二乙醇(triethyldiethylnol)、異丙胺、環己胺、正丁胺、氯化銨、六亞甲基四胺、乙二醇、乙醇胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、溴化十六烷基三甲銨以及尿素中之至少一者。
在一些實施例中，奈米結構形成溶液及鋅氧化物晶種層形成溶液中之至少一者可包括溶劑，所述溶劑包括丙二醇、水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、辛醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇(THFA)、環己醇、環戊醇、萜品醇、丁內酯；甲基乙基醚、乙醚、乙基丙基醚、聚醚、二酮、環己酮、環戊酮、環庚酮、環辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙醯丙酮、 苯乙酮、環丙酮、異佛酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、己二酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯、碳酸丙烯酯、甘油、二醇、三醇、四醇、五醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、己二醇、對薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、四甲基脲、N-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氫呋喃(THF)、二甲基甲醯胺(DMF)、N-甲基甲醯胺(NMF)、二甲亞碸(DMSO)、亞硫醯氯以及硫醯氯中之至少一者。
矽藻矽藻殼部分可包括破碎的矽藻矽藻殼部分。矽藻矽藻殼部分可包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，矽藻矽藻殼部分可經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。舉例而言，所述製程可包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
在矽藻矽藻殼部分上形成碳奈米結構之方法可包含在矽藻矽藻殼部分之表面上形成金屬晶種層。所述方法可包含在所述晶種層上形成碳奈米結構。
在一些實施例中，碳奈米結構可包括碳奈米管。碳奈米管可包括單壁(single-walled)碳奈米管及多壁碳奈米管中之至少一者。
在一些實施例中，形成金屬晶種層可包括噴塗矽藻矽藻殼部分之表面。在一些實施例中，形成金屬晶種層可包括將矽藻矽藻殼部分之表面引入包括金屬之液體、包括金屬之氣體以及包 括金屬之固體中之至少一者中。
在一些實施例中，形成碳奈米結構可包括使用化學氣相沈積(CVD)。形成碳奈米結構可包括在將矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成碳氣體後，將矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成還原氣體。形成碳奈米結構可包括在將矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成碳氣體之前，將矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成還原氣體。在一些實施例中，形成碳奈米結構包括將矽藻矽藻殼部分暴露於包括奈米結構形成還原氣體及奈米結構形成碳氣體之奈米結構形成氣體混合物。奈米結構形成氣體混合物可包含中性氣體。舉例而言，中性氣體可為氬氣。
在一些實施例中，金屬可包括鎳、鐵、鈷、鈷-鉬雙金屬、銅、金、銀、鉑、鈀、錳、鋁、鎂、鉻、銻、鋁-鐵-鉬(Al/Fe/Mo)、五羰基鐵(Fe(CO)5)、硝酸鐵(III)六水合物(Fe(NO3)3．6H2O)、氯化鈷(II)六水合物(CoCl2．6H2O)、鉬酸銨四水合物((NH4)6Mo7O24．4H2O)、二氯化鉬(VI)二氧化物(MoO2Cl2)以及氧化鋁奈米粉末中之至少一者。
在一些實施例中，奈米結構形成還原氣體可包括氨氣、氮氣以及氫氣中之至少一者。奈米結構形成碳氣體可包括乙炔、乙烯、乙醇、甲烷、碳氧化物以及苯中之至少一者。
在一些實施例中，形成金屬晶種層可包括形成銀晶種層。形成銀晶種層可包括在矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀奈米結構。
矽藻矽藻殼部分可包括破碎的矽藻矽藻殼部分。矽藻矽藻殼部分可包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，矽 藻矽藻殼部分可經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。舉例而言，所述製程可包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
製造銀墨水之方法可包含使紫外光敏感組分與具有銀奈米結構之多個矽藻矽藻殼部分在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上組合，所述表面包括多個穿孔。
在一些實施例中，製造銀墨水之方法可包括在多個矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層。在一些實施例中，所述方法可包含在晶種層上形成銀奈米結構。
多個矽藻矽藻殼部分可包含多個破碎的矽藻矽藻殼部分。多個矽藻矽藻殼部分可包含多個矽藻矽藻殼片。
在一些實施例中，銀墨水在固化後可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中。在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者具有約250奈米至約350奈米之直徑。在一些實施例中，銀奈米結構可包括約10奈米至約500奈米之厚度。銀墨水可包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽藻矽藻殼。
形成銀晶種層可包含在多個穿孔內之表面上形成銀晶種層，以形成多個鍍銀晶種之穿孔。形成銀晶種層可包含在多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成銀晶種層。
在一些實施例中，形成銀奈米結構可包括在多個穿孔內之表面上形成銀奈米結構，以形成多個鍍銀奈米結構之穿孔。形成銀奈米結構可包括在多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成銀奈米結構。
在一些實施例中，紫外光敏感組分可對波長比多個穿孔 之尺寸短的光輻射敏感。紫外光敏感組分可對波長比多個鍍銀晶種之穿孔及多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的光輻射敏感。
在一些實施例中，使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包含使多個矽藻矽藻殼部分與光起始增效劑組合。舉例而言，光起始增效劑可包括乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
在一些實施例中，使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包含使多個矽藻矽藻殼部分與光起始劑組合。光起始劑可包含2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
在一些實施例中，使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包含使多個矽藻矽藻殼部分與極性乙烯單體組合。舉例而言，極性乙烯單體可包含N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
製造銀墨水之方法可包括使多個矽藻矽藻殼部分與流變改質劑組合。在一些實施例中，製造銀墨水之方法可包括使多個矽藻矽藻殼部分與交聯劑組合。在一些實施例中，所述方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與流動及調平劑組合。在一些實施例中，所述方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者組合。
銀奈米結構可包含塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
在一些實施例中，形成銀晶種層可包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及多個矽藻矽藻殼部分。
形成銀晶種層可包括使矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。舉例而言，晶種層溶液可包括第一銀供給組分及晶種層還原劑。
形成銀奈米結構可包括使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合。在一些實施例中，形成銀奈米結構可包括在使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合後，加熱矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，形成銀奈米結構可包括使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，多個矽藻矽藻殼部分可經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。舉例而言，所述製程可包含使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
導電銀墨水可包含紫外光敏感組分。導電墨水可包含多個矽藻矽藻殼部分，在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
多個矽藻矽藻殼部分可包含多個破碎的矽藻矽藻殼部分。多個矽藻矽藻殼部分可包含多個矽藻矽藻殼片。
在一些實施例中，銀墨水可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中(例如，在固化後)。在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者具有約250奈米至約350奈米之直徑。在一些實施例中，銀奈米結構可包括約10奈米至約500奈米之厚度。銀墨水可包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽 藻矽藻殼。
在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者可包括具有銀奈米結構之表面。
在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者包括具有銀晶種層之表面。在一些實施例中，多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面可包括銀奈米結構。
在一些實施例中，紫外光敏感組分可對波長比多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。
在一些實施例中，導電銀墨水可藉由紫外輻射固化。在一些實施例中，多個穿孔可具有足以允許紫外輻射通過之尺寸。導電銀墨水可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中(例如，在固化後)。
在一些實施例中，導電銀墨水可熱固化。
紫外光敏感組分可包含光起始增效劑。舉例而言，光起始增效劑可包括乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
紫外光敏感組分可包含光起始劑。光起始劑可包含2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
在一些實施例中，紫外光敏感組分可包含極性乙烯單體。舉例而言，極性乙烯單體可包含N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
導電銀墨水可包含流變改質劑、交聯劑、流動及調平劑、 黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者。在一些實施例中，銀奈米結構可包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
製造銀膜之方法可包含固化包括紫外光敏感組分及多個矽藻矽藻殼部分之混合物，在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
在一些實施例中，製造銀膜之方法可包括在多個矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層。在一些實施例中，所述方法可包括在晶種層上形成銀奈米結構。在一些實施例中，所述方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合而形成銀墨水。
多個矽藻矽藻殼部分可包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。多個矽藻矽藻殼部分可包括多個矽藻矽藻殼片。
在一些實施例中，銀墨水可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中(例如，在固化後)。在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者具有約250奈米至約350奈米之直徑。在一些實施例中，銀奈米結構可包括約10奈米至約500奈米之厚度。銀墨水可包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽藻矽藻殼。
形成銀晶種層可包括在多個穿孔內之表面上形成銀晶種層，以形成多個鍍銀晶種之穿孔。形成銀晶種層可包括在多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成銀晶種層。
形成銀奈米結構可包括在多個穿孔內之表面上形成銀奈米結構，以形成多個鍍銀奈米結構之穿孔。形成銀奈米結構可包 括在多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成銀奈米結構。
在一些實施例中，固化混合物可包括使混合物曝露於波長比多個穿孔之尺寸短的紫外光。在一些實施例中，固化混合物可包括使混合物曝露於波長比多個鍍銀晶種之穿孔及多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的紫外光。
在一些實施例中，固化混合物可包括熱固化混合物。
紫外光敏感組分可對波長比多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。在一些實施例中，紫外光敏感組分可對波長比多個鍍銀晶種之穿孔及多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的光輻射敏感。
使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包括使多個矽藻矽藻殼部分與光起始增效劑組合。舉例而言，光起始增效劑可包含乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
在一些實施例中，使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包括使多個矽藻矽藻殼部分與光起始劑組合。光起始劑可包含2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
在一些實施例中，使多個矽藻矽藻殼部分與紫外光敏感組分組合可包括使多個矽藻矽藻殼部分與極性乙烯單體組合。極性乙烯單體可包含N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
製造導電銀墨水之方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與 流變改質劑組合。在一些實施例中，製造導電銀墨水之方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與交聯劑組合。在一些實施例中，所述方法可包括使多個矽藻矽藻殼部分與流動及調平劑組合。所述方法可包含使多個矽藻矽藻殼部分與黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者組合。
在一些實施例中，銀奈米結構可包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
在一些實施例中，形成銀晶種層可包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及多個矽藻矽藻殼部分。
形成銀晶種層可包括使矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。舉例而言，晶種層溶液可包括第一銀供給組分及晶種層還原劑。
形成銀奈米結構可包括使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合。在一些實施例中，形成銀奈米結構可包括在使矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合後，加熱矽藻矽藻殼部分。在一些實施例中，形成銀奈米結構可包括使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定矽藻矽藻殼部分。
在一些實施例中，多個矽藻矽藻殼部分可經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。舉例而言，所述製程可包含使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
導電銀膜可包含多個矽藻矽藻殼部分，在所述多個矽藻矽藻殼部分之每一者的表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
在一些實施例中，多個矽藻矽藻殼部分可包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。多個矽藻矽藻殼部分可包含多個矽藻矽藻殼片。
在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者具有約250奈米至約350奈米之直徑。在一些實施例中，銀奈米結構可包括約10奈米至約500奈米之厚度。
在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者可包括具有銀奈米結構之表面。在一些實施例中，多個穿孔中之至少一者可包括具有銀晶種層之表面。多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面可包括銀奈米結構。
在一些實施例中，銀奈米結構可包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
在一些實施例中，導電銀膜可包括黏合劑樹脂。
出於概述本發明及所取得的優於先前技術之優勢之目的，本文描述某些目標及優勢。當然，應瞭解所有所述目標或優勢不一定需要根據任何具體實施例來實現。因此，舉例而言，熟習此項技術者應認識到，本發明可按照可實現或最佳化一個優勢或一組優勢而不一定實現其他目標或優勢的方式來實施或進行。
所有這些實施例意欲屬於本文中所揭露之本發明之範疇內。熟習此項技術者將根據已參考附圖之以下實施方式而顯而易見這些及其他實施例，本發明不限於任何特定的所揭露實施例。
10‧‧‧矽藻殼
12‧‧‧多孔表面
14‧‧‧開口
20‧‧‧矽藻殼分離製程
50‧‧‧矽藻殼
52‧‧‧表面改質結構
60‧‧‧矽藻矽藻殼
60A‧‧‧矽藻矽藻殼片
62‧‧‧銀晶種
64‧‧‧銀奈米結構
70‧‧‧矽藻殼
72‧‧‧晶種
74‧‧‧奈米線
76‧‧‧奈米板
100‧‧‧能量儲存裝置
110‧‧‧集電器
120‧‧‧集電器
130‧‧‧分離器
140‧‧‧第一電極
150‧‧‧第二電極
300‧‧‧分離器或膜
320‧‧‧矽藻殼
340‧‧‧電解質
360‧‧‧聚合物
400‧‧‧電極或膜
420‧‧‧矽藻殼
460‧‧‧導電填充劑
參考某些實施例之圖式描述本發明之這些及其他特徵、 態樣以及優勢，所述圖式意欲說明某些實施例而非限制本發明。
圖1為包括矽藻殼之矽藻土的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
圖2為包含多孔表面之實例矽藻殼的SEM影像。
圖3為各具有實質上圓柱形之實例矽藻殼的SEM影像。
圖4A及4B為矽藻殼分離製程之實例步驟的流程圖。
圖5A展示在外表面及內表面上皆包括結構之矽藻殼的實例實施例。
圖5B展示用銀接晶種之實例矽藻殼表面在50k×放大倍率下的SEM影像。
圖5C展示用銀接晶種之矽藻殼表面在250k×放大倍率下的SEM影像。
圖5D展示上面形成有銀奈米結構之矽藻殼表面在20k×放大倍率下的SEM影像。
圖5E展示上面形成有銀奈米結構之矽藻殼表面在150k×放大倍率下的SEM影像。
圖5F展示具有由銀奈米結構塗佈之表面之矽藻矽藻殼片在25k×放大倍率下的SEM影像。
圖5G展示用鋅氧化物接晶種之矽藻殼表面在100k×放大倍率下的SEM影像。
圖5H展示用鋅氧化物接晶種之矽藻殼表面在100k×放大倍率下的SEM影像。
圖5I展示上面形成有鋅氧化物奈米線之矽藻殼表面在50k×放大倍率下的SEM影像。
圖5J展示上面形成有鋅氧化物奈米線之矽藻殼表面在25k× 放大倍率下的SEM影像。
圖5K展示上面形成有鋅氧化物奈米板之矽藻殼表面在10k×放大倍率下的SEM影像。
圖6示意性說明能量儲存裝置之實例實施例。
圖7展示矽藻殼併入分離器層之能量儲存裝置之分離器的實例實施例。
圖8展示矽藻殼併入電極層之能量儲存裝置之電極的實例實施例。
雖然某些實施例及實例描述如下，但熟習此項技術者應理解本發明擴展超出特定揭露之實施例及/或用途及其明顯修飾與等效物。因此，其目的在於本文中所揭露之本發明之範疇不應由如下所述之任何具體實施例限制。
用於對電子裝置供電之能量儲存裝置一般包含電池(例如可充電電池)、電容器以及超級電容器(例如EDLC)。能量儲存裝置可包括不對稱能量儲存裝置，包括例如電池-電容器混合裝置。能量儲存裝置可使用諸如網版印刷、捲軸式印刷、噴墨印刷等之印刷技術製造。印刷能量儲存裝置可有助於減小能量儲存裝置厚度，允許實現緊密能量儲存。印刷能量儲存裝置可藉由促進例如能量儲存裝置之堆疊而允許增加能量儲存密度。增加能量儲存密度可促進將印刷能量儲存裝置用於具有大功率需求之應用，諸如太陽能儲存。與具有剛性外殼之能量儲存裝置不同，印刷能量儲存裝置可在可撓性基板上實施，使得允許實現可撓性能量儲 存裝置。可撓性能量儲存裝置可促進製造諸如可撓性電子顯示媒體之可撓性電子裝置。由於減小的厚度及/或可撓性結構，印刷能量儲存裝置可給美容貼片、醫學診斷產品、遠端感測器陣列、智慧卡、智慧包裝、智慧服裝、賀卡等供電。
印刷能量儲存裝置之可靠性及耐用性可能為阻礙印刷電池的採用增加之因素。印刷能量儲存裝置典型地缺少剛性外殼，因此印刷能量儲存裝置可能無法在使用或生產中經得起壓縮壓力或形變操作。能量儲存裝置層厚度響應於壓縮壓力或形變操作之變化可能不利地影響裝置可靠性。舉例而言，一些印刷能量儲存裝置包含由分離器隔開的電極。分離器厚度之偏差可能在電極之間引起短路，諸如當分離器為可壓縮的且未能在壓縮壓力或形變操作下維持電極之間的分離時。
與製造印刷能量儲存裝置相關之成本亦可為阻礙將印刷能量儲存裝置用於給較寬範圍的應用供電的因素。使用印刷技術之能量儲存裝置之可靠製造可促進有成本效益的能量儲存裝置的生產。能量儲存裝置之印刷可使得裝置印刷製程能夠整合至電子裝置(包含例如由印刷能量儲存裝置供電的印刷電子裝置)之生產中，從而可能進一步實現成本節約。然而，不適當的裝置結構堅固性可能阻礙在整個製造過程中的裝置完整性，降低一些印刷技術之可行性且妨礙印刷能量儲存裝置之有成本效益的生產。印刷能量儲存裝置層之厚度亦可能妨礙在製造過程中使用某些印刷技術，例如歸因於裝置層厚度大於印刷技術可有效印刷之膜厚度。
如本文所述，矽藻殼可具有顯著機械強度或抗剪應力性，例如歸因於尺寸、形狀、孔隙率及/或材料。根據本文所述之 一些實施，能量儲存裝置包含一或多個包括矽藻殼之組件，例如印刷能量儲存裝置之一或多個層或膜。包括矽藻殼之能量儲存裝置可具有機械強度及/或結構完整性，使得能量儲存裝置能夠承受可能在製造或使用期間出現的壓縮壓力及/或形變操作而未毀壞，使得裝置可靠性可增加。包括矽藻殼之能量儲存裝置可抵抗層厚度之變化，使得能夠維持均一或實質上均一的裝置層厚度。舉例而言，包括矽藻殼之分離器可藉由維持電極之間的均一或實質上均一的間距以抑制或阻止裝置中之短路而承受壓縮壓力或形變操作，由此促進經改良之能量儲存裝置可靠性。
包括矽藻殼之能量儲存裝置中機械強度增加可促進使用不同印刷技術可靠地製造能量儲存裝置，由此允許實現有成本效益的裝置製造，歸因於產率增加及/或製造過程與由所述裝置供電之應用的生產過程的整合。
能量儲存裝置可使用包括矽藻殼之墨水印刷。舉例而言，印刷能量儲存裝置之一或多個膜可包括矽藻殼。具有矽藻殼之印刷能量儲存裝置之一或多個膜可可靠地印刷於多種基板上，包含(但不限於)可撓性或不可撓的基板、紡織物、裝置、塑膠、任何種類之薄膜(諸如金屬或半導體薄膜)、任何種類之紙、其組合及/或類似物。舉例而言，合適基板可包含石墨紙、石墨烯紙、聚酯薄膜(例如邁拉(Mylar))、聚碳酸酯薄膜、鋁箔、銅箔、不鏽鋼箔、發泡碳(carbon foam)、其組合及/或類似物。歸因於某些所述印刷能量儲存裝置之可靠性增加，例如歸因於堅固性由於一或多個包括矽藻殼之層而增加，在可撓性基板上製造印刷能量儲存裝置可允許實現可用於一系列廣泛裝置及實施的可撓性印刷 能量儲存裝置。
包括矽藻殼之印刷能量儲存裝置的經改良之機械強度亦可允許實現印刷裝置層厚度之減小。舉例而言，矽藻殼可為能量儲存裝置層提供結構支撐，使得較薄層能夠具有足以承受壓縮壓力或形變操作之結構堅固性，因而可減小總裝置厚度。印刷能量儲存裝置之厚度降低可進一步促進印刷裝置之能量儲存密度及/或允許實現印刷裝置的更廣泛使用。
包括矽藻殼之印刷能量儲存裝置可具有經改良之裝置效能，例如經改良之裝置效率。能量儲存裝置層之厚度減小可使得裝置效能能夠得以改良。能量儲存裝置之效能可至少部分視能量儲存裝置之內電阻而定。舉例而言，能量儲存裝置之效能可至少部分視第一與第二電極之間的間距而定。針對給定可靠性量度之分離器膜厚度降低減小了第一與第二電極之間的距離，其可減小內電阻且改良能量儲存裝置之效率。能量儲存裝置之內電阻亦可至少部分視第一與第二電極之間離子物種之遷移而定。矽藻殼表面之孔隙率可允許實現離子物種之遷移。舉例而言，包括矽藻殼之分離器可使得能量儲存裝置之電極能夠在結構上更堅固的分離，同時促進電極之間離子物種之遷移。矽藻殼表面孔隙率可促進移動離子物種在第一電極與第二電極之間的直接通路，從而減小電阻及/或增加效率。包括矽藻殼之電極層之厚度減小及電極矽藻殼之孔隙率亦可使得儲存裝置效能能夠得以改良。減小的電極厚度可增加離子物種對電極內之活性材料的接近。電極中矽藻殼之孔隙率及/或導電性可促進電極內離子物種之遷移。電極中之矽藻殼亦可藉由例如充當上面可施用或形成活性材料及/或包括活性 材料之結構的基板而允許實現增加活性材料之表面積且由此促進離子物種對活性材料的接近，而使得裝置效能能夠得以改良。
圖1為包括矽藻殼10之矽藻土的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。矽藻殼10具有大體上圓柱形，但一些矽藻殼為破碎的或呈不同形狀。在一些實施例中，圓柱形矽藻殼10具有約3微米至約5微米之直徑。在一些實施例中，圓柱形矽藻殼10具有約10微米至約20微米之長度。其他直徑及/或長度亦為可能的。矽藻殼10可具有顯著機械強度或抗剪應力性，例如歸因於架構(例如尺寸、形狀)、材料、其組合及/或類似物。舉例而言，矽藻殼10之機械強度可與矽藻殼10之大小呈逆相關。在一些實施例中，最長軸在約30微米至約130微米範圍內之矽藻殼10可承受約90微牛頓至約730微牛頓之壓縮力。
圖2為包含多孔表面12之實例矽藻殼10的SEM影像。多孔表面12包含圓形或實質上圓形開口14。其他形狀之開口14亦為可能的(例如曲線形、多邊形、長條形等)。在一些實施例中，矽藻殼10之多孔表面12具有均一或實質上均一的孔隙率，例如包含具有均一或實質上均一的形狀、尺寸及/或間距的開口14(例如，如圖2中所示)。在一些實施例中，矽藻殼10之多孔表面12具有不同孔隙率，例如包含具有不同形狀、尺寸及/或間距之開口14。多個矽藻殼10之多孔表面12可具有均一或實質上均一的孔隙率，或不同矽藻殼10之多孔表面12的孔隙率可不同。多孔表面12可包括奈米孔隙率，包含例如微孔隙率、中孔隙率及/或大孔隙率。
圖3為各具有圓柱形或實質上圓柱形之實例矽藻殼10的 SEM影像。矽藻殼特徵可在不同矽藻種類中不同，每一矽藻種類具有不同形狀、大小、孔隙率、材料及/或另一矽藻殼屬性之矽藻殼。可能為市售(例如來自澳大利亞堪培拉的希爾維亞山矽藻土有限公司(Mount Sylvia Diatomite Pty Ltd of Canberra,Australia)、佛羅里達勞德戴爾堡的美國百洲化學(Continental Chemical USA of Fort Lauderdale,Florida)、佐治亞州梅肯的林特國際有限責任公司(Lintech International LLC of Macon,Georgia)等)的矽藻土可充當矽藻殼之來源。在一些實施例中，根據預定矽藻殼特徵揀選矽藻土。舉例而言，揀選可使得矽藻殼各包含預定特徵，諸如形狀、尺寸、材料、孔隙率、其組合及/或類似特徵。揀選矽藻殼可包含一或多個分離製程，諸如過濾、篩分(例如使用振動篩根據矽藻殼形狀或大小分離)、涉及軸向渦流或離心技術之分離製程(例如用於根據矽藻殼密度分離)、任何其他的合適固體-固體分離製程、其組合及/或類似方法。矽藻殼亦可為在獲得(例如自市售來源)時已根據矽藻殼特徵揀選之矽藻殼，使得矽藻殼已包括均一或實質上均一的形狀、大小、材料、孔隙率、另一預定矽藻殼屬性、其組合及/或類似特徵。舉例而言，可自一個地理區域(例如，諸如美國、秘魯、澳大利亞等之國家區域；地球區域；等)及/或一類天然環境(例如淡水環境、咸水環境等)獲得之矽藻殼可包括典型地見於所述地理區域及/或環境之種類的矽藻殼，從而提供具有均一或實質上均一的形狀、大小、材料、孔隙率、另一預定矽藻殼屬性、其組合及/或類似物之矽藻殼。
在一些實施例中，分離製程可用於揀選矽藻殼，以便僅保留或實質上僅保留未破碎的矽藻殼。在一些實施例中，分離製 程可用於移除破碎矽藻殼或小矽藻殼，產生具有特定長度及/或直徑之僅或實質上僅圓柱形矽藻殼10(例如，如圖3中所說明)。移除破碎矽藻殼之分離製程可包含諸如使用具有所選目徑之篩子篩分以僅保留或實質上僅保留具有預定尺寸之矽藻殼。舉例而言，篩子之目徑可經選擇以移除具有不超過約40微米、不超過約30微米、不超過約20微米或不超過約10微米且包含以上述值作為界限並包含上述值之範圍之尺寸(例如長度或直徑)的矽藻殼。其他篩目大小亦可為合適的。
在一些實施例中，移除破碎矽藻殼之分離製程包含將超音波應用於流體分散液中所置放之矽藻殼，包含例如超音波處理，在此期間分散於水浴中之矽藻殼經受超音波。可至少部分基於矽藻殼之一或多個屬性來調節音波處理參數(諸如功率、頻率、持續時間及/或類似參數)。在一些實施例中，超音波處理包含使用頻率在約20千赫(kHz)與約100kHz之間、在約30kHz與約80kHz之間以及在約40kHz與約60kHz之間的音波。在一些實施例中，超音波處理可使用具有約20kHz、約25kHz、約30kHz、約35kHz、約40kHz、約45kHz以及以上述值作為界線且包含上述值之範圍之頻率的音波。超音波處理步驟可具有約2分鐘至約20分鐘、約2分鐘至約15分鐘以及約5分鐘至約10分鐘之持續時間。在一些實施例中，超音波處理步驟可具有約2分鐘、約5分鐘、約10分鐘以及以上述值作為界線且包含上述值之範圍的持續時間。舉例而言，矽藻殼-流體樣品可經受在約35kHz之頻率下的超音波持續約5分鐘。
在一些實施例中，分離製程包含沈降。舉例而言，分離 製程可包含超音波處理及沈降，使得矽藻殼-流體樣品之較重粒子可在超音波處理期間自矽藻殼-流體樣品之懸浮相沈澱出。在一些實施例中，矽藻殼-流體樣品之較重粒子的沈降過程具有約15秒至約120秒、約20秒至約80秒以及約30秒至約60秒之持續時間。在一些實施例中，沈降具有不超過約120秒、不超過約60秒、不超過約45秒、不超過約30秒之持續時間。
移除破碎矽藻殼之分離製程可包含使用高速離心技術進行基於密度之物理分離，包含例如超速離心步驟。舉例而言，分離製程可包含矽藻殼-流體樣品之懸浮相的超速離心。超速離心參數(諸如角速度、持續時間及/或類似參數)可至少部分視懸浮相之組成(例如矽藻殼之密度)及/或所用設備之特性而定。舉例而言，懸浮相可在約10,000轉/分(RPM)至約40,000RPM、約10,000RPM至約30,000RPM、約10,000RPM至約20,000RPM以及約10,000RPM至約15,000RPM之角速度下超速離心。懸浮相可超速離心約1分鐘至約5分鐘、約1分鐘至約3分鐘以及約1分鐘至約2分鐘之持續時間。舉例而言，矽藻殼-流體樣品之懸浮相可在約13,000RPM之角速度下超速離心約1分鐘。
圖4A及4B為矽藻殼分離製程20之實例步驟的流程圖。所述製程20可使得破碎及/或未破碎的矽藻矽藻殼能夠與包括例如破碎及未破碎的矽藻矽藻殼之固體混合物分離。在一些實施例中，分離製程20允許實現大規模矽藻殼揀選。
如本文所述，可存在用於奈米結構化材料及/或奈米裝置之兩個矽藻矽藻殼來源：活矽藻及矽藻土。矽藻可直接自自然界獲得或經培養。可在幾天內人工培養大量相同二氧化矽矽藻殼。 為將天然矽藻用於奈米結構化材料及/或奈米裝置，可執行分離製程以使矽藻與其他有機材料及/或物質分離。另一途徑為使用矽藻土。沈降物為豐富的，且材料具有低成本。
矽藻土可具有範圍介於不同矽藻種類之混合物至單個矽藻種類之矽藻殼(例如包含一些淡水沈降物)。矽藻土可包括破碎及/或完整的矽藻矽藻殼外加不同來源之污染材料。視應用而定，吾人可僅使用完整的矽藻矽藻殼、僅使用破碎的矽藻殼，或使用兩者之混合物。舉例而言，當分離完整矽藻殼時，可使用具有一種矽藻殼之矽藻土。
在一些實施例中，一種分離方法包括使完整的矽藻矽藻殼與矽藻矽藻殼之碎片分離。在一些實施例中，分離製程包括根據共同矽藻殼特性(例如包含長度或直徑之尺寸、形狀及/或材料)揀選完整的矽藻矽藻殼，及/或基於共同矽藻殼特性(例如包含長度或直徑之尺寸、形狀、破碎程度及/或材料)揀選矽藻矽藻殼的部分。舉例而言，分離製程可允許實現提取具有至少一個共同特性之多個矽藻矽藻殼或矽藻矽藻殼的部分。在一些實施例中，分離製程包括自矽藻矽藻殼及/或矽藻矽藻殼的部分移除具有不同化學來源之污染材料。
在長時間內保持不變的矽藻及矽藻矽藻殼有時用於生物學、生態學以及相關地球科學研究。已開發許多自水或沈降物提取矽藻殼之小樣品的途徑。沈降物(矽藻土)含有矽藻矽藻殼(破碎及未破碎的)以及碳酸鹽、雲母、黏土、有機物及其他沈積粒子。分離未破碎的矽藻殼可涉及三個主要步驟：移除有機殘餘物、移除不同化學來源之粒子、以及移除碎片。移除有機物可藉由在 漂白劑(例如過氧化氫及/或硝酸)中加熱樣品及/或在較高溫度下退火來實現。碳酸鹽、黏土以及其他可溶性非二氧化矽材料可藉由鹽酸及/或硫酸移除。為了分離破碎及未破碎的矽藻殼，可應用若干技術：篩分、沈降及離心、與重質液體一起離心、以及分流側向輸送薄層分離池(split-flow lateral-transport thin separation cell)及其組合。所有這些途徑之問題可能通常為破碎及未破碎的矽藻殼之聚集，其可能削弱分離之品質及/或可能使得分離製程僅適用於實驗室規模樣品。
按比例擴大分離程序可使得矽藻矽藻殼能夠用作工業奈米材料。
在一些實施例中，可用於工業規模矽藻分離的分離程序包括分離具有至少一個共同特性的矽藻矽藻殼部分。舉例而言，共同特性可為未破碎的矽藻矽藻殼或破碎的矽藻矽藻殼。如圖4A及4B中所示之分離製程20為允許實現工業規模矽藻分離之實例分離程序。在一些實施例中，允許實現大規模矽藻分離之分離程序，使得能夠諸如藉由使用界面活性劑及/或盤式堆疊離心機減少矽藻殼之聚結。在一些實施例中，使用界面活性劑可允許實現大規模分離。在一些實施例中，使用盤式堆疊離心機(例如乳脂分離機型離心製程)可允許實現大規模分離。舉例而言，使用界面活性劑分散矽藻矽藻殼連同使用盤式堆疊離心機來基於矽藻殼特性揀選矽藻殼可藉由使得能夠減少矽藻矽藻殼之聚結而促進大規模矽藻分離。傳統的非盤式堆疊離心製程將引起矽藻殼沈降。棄去上清液(supernatant)，且將沈降矽藻殼再分散在溶劑中，此後離心將再次引起矽藻殼沈降。重複此製程直至實現所需分離。盤 式堆疊離心製程可連續再分散且分離沈降矽藻殼。舉例而言，富於完整矽藻之相可被持續循環經過盤式堆疊離心機，從而變得愈來愈增濃。在一些實施例中，盤式堆疊離心機可使得破碎的矽藻矽藻殼能夠與未破碎的矽藻矽藻殼分離。在一些實施例中，盤式堆疊離心機可允許實現根據矽藻矽藻殼特性來揀選矽藻矽藻殼。舉例而言，盤式堆疊離心機可允許實現提取具有至少一個共同特性(例如尺寸、形狀、破碎程度及/或材料)之矽藻殼。
允許實現工業規模矽藻分離之分離程序，諸如圖4A及4B中所示之分離製程20，可包含以下步驟：
1.包括矽藻矽藻殼及/或矽藻矽藻殼之部分的固體混合物(例如矽藻土)之粒子可為岩石且可分解為較小粒子。舉例而言，可減小固體混合物之粒徑以促進分離製程20。在一些實施例中，為了獲得粉末，可例如使用研缽及研杵、罐磨機、碎石機、其組合及/或類似物適度碾壓或研磨矽藻土。
2.在一些實施例中，可經由篩分步驟移除大於矽藻矽藻殼或矽藻矽藻殼之部分的矽藻土組分。在一些實施例中，在已碾壓矽藻土後執行篩分步驟。舉例而言，可篩分矽藻土粉末以移除比矽藻殼大的粉末粒子。在一些實施例中，可藉由將固體混合物(例如經碾壓之矽藻土)分散於液體溶劑中而促進篩分。溶劑可為水及/或其他合適液體溶劑。可藉由音波處理包括固體混合物及溶劑之混合物來促進固體混合物分散於溶劑中。其他輔助分散之方法亦可為合適的。在一些實施例中，分散液包括重量百分比在約1重量百分比至約5重量百分比、約1重量百分比至約10重量百分比、約1重量百分比至約15重量百分比、或約1重量百分比至約 20重量百分比之範圍內的矽藻。可減小分散液中固體混合物之濃度，以促進篩分步驟移除大於矽藻之分散液粒子。篩孔視樣品中矽藻之大小而定。舉例而言，合適篩子可包括約20微米之目徑，或使得能夠自分散液移除固體混合物之大於矽藻之粒子的任何其他目徑(例如具有約15微米至約25微米、或約10微米至約25微米之目徑的篩子)。搖篩器可用於有效增加穿過篩子之流動。
3.在一些實施例中，分離製程包含純化步驟以便自矽藻(例如矽藻矽藻殼或矽藻矽藻殼的部分)移除有機污染物。移除有機污染物之合適製程可包括在漂白劑(例如硝酸及/或過氧化氫)中浸入及/或加熱矽藻，及/或在較高溫度下將矽藻退火。舉例而言，可在包括約10體積百分比至約50體積百分比(例如30體積百分比)過氧化氫之一定體積之溶液中加熱矽藻之樣品歷時約1分鐘至約15分鐘(例如10分鐘)。其他組成、濃度及/或持續時間可為合適的。舉例而言，所用溶液之組成、所用溶液之濃度及/或加熱之持續時間可視欲純化之樣品的組成(例如有機污染物及/或矽藻之類型)而定。在一些實施例中，可在溶液中加熱矽藻直至溶液停止或實質上停止起泡(例如表明有機污染物之移除完成或實質上完成)，以促進充分移除有機污染物。可重複在溶液中浸入及/或加熱矽藻直至有機污染物已被移除或實質上移除。
自有機污染物純化矽藻後可接著用水洗滌。在一些實施例中，可用液體溶劑(例如水)洗滌矽藻。可經由沈降製程(包含例如離心步驟)自溶劑分離矽藻。合適離心機技術可包含例如盤式堆疊離心機、傾析離心機、管式離心機、其組合及/或類似物。
4.在一些實施例中，分離製程包含純化步驟，以移除無 機污染物。可藉由將矽藻與鹽酸及/或硫酸混合來移除無機污染物。無機污染物可包含碳酸鹽、黏土以及其他可溶性非二氧化矽材料。舉例而言，矽藻之樣品可與包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸(例如約20體積百分比鹽酸)之一定體積溶液混合約20分鐘至約40分鐘(例如約30分鐘)之持續時間。其他組成、濃度及/或持續時間可為合適的。舉例而言，所用溶液之組成、所用溶液之濃度及/或混合之持續時間可視欲純化之樣品的組成(例如無機污染物及/或矽藻之類型)而定。在一些實施例中，矽藻可混合於溶液中直至溶液停止或實質上停止起泡(例如表明無機污染物之移除完成或實質上完成)，以促進充分移除無機污染物。可重複將矽藻與溶液混合直至無機污染物已被移除或實質上移除。
自可溶性無機污染物純化矽藻後可接著用水洗滌。在一些實施例中，矽藻可用液體溶劑(例如水)洗滌。可經由沈降製程(包含例如離心步驟)自溶劑分離矽藻。合適離心機技術可包含例如盤式堆疊離心機、傾析離心機、管式離心機、其組合及/或類似物。
5.在一些實施例中，分離製程包括將矽藻殼分散於界面活性劑中。界面活性劑可促進矽藻殼及/或矽藻殼之部分彼此分離，從而減少矽藻殼及/或矽藻殼之部分的聚結。在一些實施例中，將添加劑用於減少矽藻之聚結。舉例而言，矽藻可分散於界面活性劑及添加劑中。在一些實施例中，可藉由音波處理包括矽藻、界面活性劑及/或添加劑之混合物來促進將矽藻分散於界面活性劑及/或添加劑中。
6.在一些實施例中，可藉由濕篩製程提取破碎的矽藻殼片。舉例而言，可使用過濾製程。在一些實施例中，過濾製程包括使用篩子移除較小片的破碎矽藻殼。篩子可包括適於移除較小片的破碎矽藻殼之目徑(例如7微米篩子)。濕篩製程可例如藉由干擾沈降物聚結而抑制或阻止小沈降物在篩子之孔隙中積聚及/或允許小粒子通過篩子之孔隙。干擾聚結可包含例如對沈降在篩目上之材料的攪拌、起泡、震盪、其組合以及其類似物。在一些實施例中，過濾製程可連續經過一系列篩子(例如具有愈來愈小之孔隙或目徑)(例如在具有單個輸入及輸出之機器中的多個篩子)。
7.在一些實施例中，可使用矽藻殼在液體中之連續離心(乳脂分離機型機器)。舉例而言，可使用盤式堆疊離心機。此製程可用於根據共同特性分離矽藻，包含例如使破碎的矽藻殼片與未破碎的矽藻殼進一步分離。在一些實施例中，可重複盤式堆疊離心機步驟以實現所需分離(例如破碎的矽藻殼與未破碎的矽藻殼的所需分離程度)。
8.如本文所述，可在溶劑中洗滌矽藻殼，隨後為沈降製程(例如離心)以便自溶劑提取矽藻殼。舉例而言，離心可用於在每次洗滌步驟後及/或在最終使用前沈降矽藻殼或矽藻殼的部分。適用於在洗滌步驟後沈降矽藻殼之離心機技術可包含連續離心機，包含(但不限於)盤式堆疊離心機、傾析離心機及/或管式離心機。
已使用來自澳大利亞昆士蘭的希爾維亞山矽藻岩採礦有限公司(Mount Silvia Pty,Ltd.Diatomite mining company,Queensland,Australia)之淡水矽藻測試實例分離程序。樣品中之 大部分矽藻殼具有一種矽藻，即直鏈矽藻屬(Aulacoseira sp)。所述矽藻殼具有圓柱形，具有約5微米直徑及10至20微米長度。
圖4A及4B中呈現之實例分離程序分離製程20之流程圖僅充當實例。流程圖中參數之數量是作為說明性實例而被提供(例如僅適於所選樣品)。舉例而言，對於不同類型之矽藻，數量可為不同的。
矽藻之表面可包含非晶矽石且可包含帶負電荷的矽烷醇基團。對於矽藻，由ζ電位量測發現之等電點可常常為約pH 2(例如與非晶矽石之等電點類似)。
在一些實施例中，界面活性劑可包括陽離子界面活性劑。合適陽離子界面活性劑可包含氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨、氫氧化四甲基銨、其混合物及/或類似物。界面活性劑可為非離子界面活性劑。合適非離子界面活性劑可包含：鯨蠟醇、硬脂醇、以及鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、Triton X-100、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯、泊洛沙姆、其混合物及/或類似物。
在一些實施例中，可添加一或多種添加劑以減少聚結。合適添加劑可包含：氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨、氫氧化鈉、其混合物及/或類似物。
矽藻殼可具有一或多個應用於矽藻殼表面之改質。在一些實施例中，矽藻殼可用作基板以便在矽藻殼之一或多個表面上形成一或多個結構。圖5A展示包括結構52之實例矽藻殼50。舉 例而言，矽藻殼50可具有中空圓柱形或實質上圓柱形，且可在圓柱體之外表面及內表面上包括結構52。結構52可改變或影響矽藻殼50之特性或屬性，包含例如矽藻殼50之導電性。舉例而言，可藉由在矽藻殼50之一或多個表面上形成導電結構52而使電絕緣矽藻殼50變得導電。矽藻殼50可包含包括銀、鋁、鉭、黃銅、銅、鋰、鎂、其組合及/或類似物之結構52。在一些實施例中，矽藻殼50包含包括ZnO之結構52。在一些實施例中，矽藻殼50包含包括半導體材料之結構52，所述半導體材料包含矽、鍺、矽鍺、砷化鎵、其組合及/或類似物。在一些實施例中，矽藻殼50在矽藻殼50之所有或實質上所有表面上包括表面改質結構52。
在矽藻殼50之表面上應用或形成之結構52可包括不同形狀、尺寸及/或其他屬性。矽藻殼50可包括具有均一或實質上均一的形狀、尺寸及/或另一結構52屬性之結構52。在一些實施例中，矽藻殼50可具有包括奈米線、奈米粒子、具有重萼狀之結構、其組合及/或類似物之結構52。
可至少部分藉由將矽藻殼50與包括所需材料之調配物組合以便允許將結構52塗佈或接晶種於矽藻殼50之表面上而將結構52形成或沈積於矽藻殼50之表面上。
如本文所述，矽藻殼50之表面上的結構52可包括氧化鋅，諸如氧化鋅奈米線。在一些實施例中，可藉由將矽藻殼50與包括乙酸鋅二水合物(Zn(CH3CO2)2．2H2O)及乙醇之溶液組合而將氧化鋅奈米線形成於矽藻殼50之表面上。舉例而言，具有0.005mol/L(M)濃度之乙酸鋅二水合物於乙醇中之溶液可與矽藻殼50組合，以便塗佈矽藻殼50之表面。經塗佈之矽藻殼50可隨後風 乾且用乙醇沖洗。在一些實施例中，可隨後將乾燥的矽藻殼50退火(例如在約350℃之溫度下)。可隨後使氧化鋅奈米線在經塗佈之矽藻殼50之表面上生長。在一些實施例中，經退火之矽藻殼50維持在高於室溫的溫度下(例如維持在約95℃之溫度下)，以促進氧化鋅奈米線之形成。
矽藻殼50亦可包括在矽藻殼50之表面上形成或沈積以改質矽藻殼50之特性或屬性的材料。舉例而言，可藉由在矽藻殼50之一或多個表面上形成或施用導電材料而使電絕緣矽藻殼50變得導電。矽藻殼50可包含包括銀、鋁、鉭、黃銅、銅、鋰、鎂、其組合及/或類似物之材料。在一些實施例中，矽藻殼50包含包括ZnO之材料。在一些實施例中，矽藻殼50包含包括半導體材料之材料，所述半導體材料包含矽、鍺、矽鍺、砷化鎵、其組合及/或類似物。表面改質材料可在矽藻殼50之外表面及/或內表面上。在一些實施例中，矽藻殼50在矽藻殼50之所有或實質上所有表面上包括表面改質材料。
可部分經由使矽藻殼50與包含所需材料之調配物組合以便允許將材料塗佈或接晶種於矽藻殼50之表面上而將材料形成或沈積於矽藻殼50之表面上。
如本文所述，材料可沈積於矽藻殼50之表面上。在一些實施例中，材料包括導電金屬，諸如銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅。在一些實施例中，使用包括銀之材料塗佈矽藻殼50之表面至少部分包含使矽藻殼50與包括氨(NH3)及硝酸銀(AgNO3)之溶液組合。在一些實施例中，可按照與常用於製備托倫斯試劑(Tollens'reagent)之製程類似的製程製備所述溶液。舉例而言，溶 液之製備可包括添加氨至硝酸銀水溶液中以形成沈澱，隨後進一步添加氨直至沈澱溶解。可隨後將溶液與矽藻殼50組合。舉例而言，可將5毫升(mL)氨添加至150mL硝酸銀水溶液中，同時攪拌使得沈澱形成，隨後再添加5mL氨直至沈澱溶解。可隨後藉由使溶液與0.5公克(g)矽藻殼50及葡萄糖水溶液(例如4g葡萄糖溶解於10mL蒸餾水中)組合來形成混合物。混合物可隨後置放於浸入維持在一定溫度下之浴(例如維持在約70℃之溫度下的溫水浴)中的容器中，以便促進矽藻殼50之塗佈。
在矽藻矽藻殼或矽藻矽藻殼之部分上生長奈米結構
如本文所述，矽藻土為來自稱為矽藻之化石化微觀生物體的天然產生之沈降物。化石化微生物包括由高度結構化二氧化矽製成之硬矽藻殼，其大小常介於約1微米與約200微米之間。不同種類之矽藻具有不同三維形狀及特徵，其在不同來源間變化。
矽藻土可包含非常多孔、有磨蝕性及/或耐熱的材料。由於這些性質，矽藻土已具有廣泛應用，包含過濾、液體吸收、絕熱、作為陶瓷添加劑、柔和磨料、清潔劑、食品添加劑、化妝品等。
矽藻矽藻殼具有吸引人的奈米科學及奈米技術之特徵，即其具有天然產生之奈米結構：奈米孔、奈米腔以及奈米凸塊(例如，如圖1至圖3中所示)。視矽藻種類(例如大於105種)而定的矽藻殼形狀之豐度為另一吸引人的性質。構成矽藻矽藻殼之二氧化矽可被有用物質塗佈或被有用物質替換同時保留矽藻奈米結構。矽藻奈米結構可充當適用於許多製程及裝置之奈米材料：染 料敏化太陽能電池、藥物遞送器、電致發光顯示器、Li離子電池之陽極、氣體感測器、生物感測器等。可使用SiO2之高溫氣體置換實現MgO、ZrO2、TiO2、BaTiO3、SiC、SiN以及Si之形成。
在一些實施例中，矽藻矽藻殼可塗有3D奈米結構。矽藻可塗佈於內表面及/或外表面上，包含矽藻之奈米孔內部。塗層可能不精確保留矽藻結構。然而，塗層可本身具有奈米孔及奈米凸塊。所述二氧化矽矽藻殼/奈米結構複合物使用矽藻殼作為載體。奈米結構化材料可具有密集地接合在一起的小奈米粒子：奈米線、奈米球、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米盤及/或奈米帶。總之，複合物可具有極大表面積。
在矽藻矽藻殼之表面上形成之奈米結構可包含：1)銀(Ag)奈米結構；2)氧化鋅(ZnO)奈米結構；及/或3)碳奈米管“森林”。如本文所述，具有在一或多個表面上形成之奈米結構的矽藻矽藻殼可用於能量儲存裝置，諸如電池及超級電容器、太陽能電池及/或氣體感測器。奈米結構可形成於未破碎的矽藻殼及/或破碎的矽藻殼之一或多個表面上。在一些實施例中，用於奈米結構形成製程中之矽藻殼或矽藻殼的部分可能已經由包括本文所述之分離步驟的分離程序(例如圖4A及4B中所示之分離製程20)加以提取。
在一些實施例中，使用兩步法生長奈米結構。第一步驟一般包含晶種在矽藻矽藻殼之表面上生長。晶種為直接結合(例如化學結合)於矽藻矽藻殼之表面的奈米結構，且可具有特定粒徑及/或均勻性。可提供能量以形成所述結合。接晶種製程可在高溫下進行及/或涉及可產生熱量或某其他形式的能量增益之其他技 術。
形成奈米結構之第二步驟一般包含從晶種生長出最終奈米結構。預塗有晶種之矽藻殼可在一定條件下浸於初始材料之環境中。奈米結構可包含奈米線、奈米板、緻密奈米粒子、奈米帶、奈米盤、其組合及/或類似物中之一或多者。外觀尺寸可視奈米結構生長之條件而定(例如，奈米結構之形態可視在晶種層上形成奈米結構期間的一或多個生長條件而定，包含例如生長溫度、加熱型樣、在奈米結構生長期間包含化學添加劑、及/或其組合)。
在矽藻矽藻殼之表面上形成Ag奈米結構之實例製程
初始的使用銀(或晶種)塗佈二氧化矽可藉由使用微波、超音波處理、表面改質還原Ag+鹽及/或使用還原劑還原硝酸銀(AgNO3)來實現。
晶種生長步驟可包含將銀鹽及還原劑溶解於溶劑中(例如還原劑及溶劑可為相同物質)且將經純化之矽藻分散於混合物中。在溶解期間及/或之後，可應用如混合、攪拌、加熱、超音波處理、微波、其組合及/或類似物之物理力。晶種層生長過程可在不同量之時間內發生。
在矽藻矽藻殼之表面上生長Ag晶種之實例
實例1包含以下步驟：將0.234g經純化之矽藻、0.1g AgNO3以及50mL在60℃下熔融之PEG 600(聚乙二醇)混合於燒杯中。在一些實施例中，可藉由循環加熱方案加熱包括乾淨矽藻、銀供給組分(例如硝酸銀)以及還原劑之混合物。在一些實 施例中，還原劑及溶劑可為相同物質。舉例而言，混合物可被加熱約20分鐘至約40分鐘，每分鐘自約100瓦至約500瓦交替加熱。舉例而言，藉由微波加熱包括乾淨矽藻、硝酸銀以及熔融PEG之混合物約30分鐘。微波功率每分鐘自100瓦變成500瓦以防止過度加熱混合物。一些市售微波允許使用者確定在特定持續時間後內容物之溫度，及/或確定在不同持續時間後的多個溫度(例如以定義溫度斜率)，在此期間微波控制功率以獲得結果。舉例而言，微波可確定在2分鐘內將50mL水加熱至85℃比在1分鐘內將50mL水加熱至85℃所需之功率低，且可在加熱過程期間，例如基於溫度感測器進行此調節。另舉一例，微波可確定在2分鐘內將50mL水加熱至85℃比在2分鐘內將100mL水加熱至85℃所需之功率低，且可在加熱過程期間，例如基於溫度感測器進行此調節。將矽藻離心且用乙醇洗滌。晶種圖解於圖5B及圖5C中。
實例2包含以下步驟：將45mL N,N-二甲基甲醯胺、0.194g 6,000MW PVP(聚乙烯吡咯啶酮)、5mL 0.8mM AgNO3水溶液以及0.1g經過濾及純化之矽藻混合於燒杯中。將超音波處理器(例如13毫米直徑、20千赫、500瓦)之尖端置於混合物中且將具有混合物之燒杯置於冰浴中。尖端振幅設定在100%。音波處理持續30分鐘。在程序後於乙醇中使用水浴超聲波處理及在3,000RPM下離心5分鐘將矽藻清潔兩次。接著再重複所述製程兩次直至在矽藻上看見晶種。
圖5B展示在矽藻矽藻殼60之表面上形成之銀晶種62在50k×放大倍率下的SEM影像。圖5C展示在矽藻矽藻殼60之表面上形成之銀晶種62在250k×放大倍率下的SEM影像。
在銀接晶種之矽藻矽藻殼表面上形成銀奈米結構之實例
使用銀進一步塗佈接晶種之矽藻殼可在氬氣(Ar)氛圍下進行以抑制氧化銀形成。在一些實施例中，矽藻矽藻殼部分可經燒結(例如加熱至約400℃至約500℃之溫度)以從氧化銀獲得銀，氧化銀可能已在矽藻矽藻殼部分之一或多個表面上形成(包含在所述製程期間所形成之氧化銀)，以使用銀進一步塗佈接晶種之矽藻矽藻殼部分。舉例而言，可對用於製造導電銀墨水(例如如本文所述之UV可固化導電銀墨水)之矽藻矽藻殼部分執行矽藻矽藻殼部分之燒結。在一些實施例中，可在經組態以促進氧化銀還原成銀的氛圍(例如氫氣)下燒結。燒結導電銀墨水所包括之矽藻矽藻殼部分以從氧化銀獲得銀可改良導電銀墨水之導電性，例如因為銀比氧化銀更導電及/或因為可增加銀-銀接觸(例如與銀-氧化銀接觸及/或氧化銀-氧化銀接觸相比)。從氧化銀獲得銀之其他方法亦可適當代替燒結或與燒結組合，包含例如包括化學反應之製程。
在晶種層上形成奈米結構可包含銀鹽、還原劑以及溶劑。可應用混合步驟、加熱步驟及/或滴定步驟(例如以促進奈米結構生長過程之組分的相互作用)以便在晶種層上形成奈米結構。
在晶種層上形成奈米結構(例如形成厚銀塗層)之製程的實例包含以下製程：將5mL 0.0375M PVP(6,000MW)水溶液置於一個注射器中，且將5mL 0.094M AgNO3水溶液置於另一注射器中。將0.02g經洗滌及乾燥之接晶種矽藻與加熱至約140℃之5mL乙二 醇混合。使用注射泵以約0.1毫升每分鐘(mL/min)之速率用銀鹽(例如AgNO3)及PVP溶液滴定矽藻。在滴定完成後，攪拌混合物約30分鐘。接著，使用乙醇、水浴超聲波處理以及離心洗滌矽藻(例如洗滌兩次)。
圖5D及圖5E展示已在矽藻矽藻殼60之表面上形成銀奈米結構64之實例的SEM影像。圖5D及圖5E展示具有厚奈米結構化塗層及大表面積之矽藻殼60。圖5D為矽藻殼表面在20k×放大倍率下之SEM影像，而圖5E展示矽藻殼表面在150k×倍放大倍率下之SEM影像。
適用於Ag生長之還原劑的實例包含用於銀無電沈積之常見還原劑。用於銀無電沈積之一些合適還原劑包含肼、甲醛、葡萄糖、酒石酸鈉、草酸、甲酸、抗壞血酸、乙二醇、其組合及/或類似物。
合適Ag+鹽及氧化物之實例包含銀鹽。最常用銀鹽可溶於水(例如AgNO3)。合適銀鹽可包含AgNO3之銨溶液(例如Ag(NH3)2NO3)。在一些實施例中，可使用任何銀(I)鹽或氧化物(例如可溶及/或不可溶於水)。舉例而言，氧化銀(Ag2O)、氯化銀(AgCl)、氰化銀(AgCN)、四氟硼酸銀、六氟磷酸銀、乙硫酸銀、其組合及/或類似物亦可為合適的。
合適溶劑可包含：水、醇，諸如甲醇、乙醇、N-丙醇(包含1-丙醇、2-丙醇(異丙醇或IPA)、1-甲氧基-2-丙醇)、丁醇(包含1-丁醇、2-丁醇(異丁醇))、戊醇(包含1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇)、己醇(包含1-己醇、2-己醇、3-己醇)、辛醇、N-辛醇(包含1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇)、四氫糠醇(THFA)、環己醇、環戊 醇、萜品醇；內酯，諸如丁內酯；醚，諸如甲基乙基醚、乙醚、乙基丙基醚以及聚醚；酮，包含二酮及環酮，諸如環己酮、環戊酮、環庚酮、環辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙醯丙酮、苯乙酮、環丙酮、異佛酮、甲基乙基酮；酯，諸如乙酸乙酯、己二酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯；碳酸酯，諸如碳酸丙烯酯；多元醇(或液體多元醇)、甘油以及其他聚合多元醇或二醇類，諸如甘油、二醇、三醇、四醇、五醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、己二醇、對薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇；四甲基脲、N-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氫呋喃(THF)、二甲基甲醯胺(DMF)、N-甲基甲醯胺(NMF)、二甲亞碸(DMSO)；亞硫醯氯；硫醯氯、其組合及/或類似物。
在一些實施例中，溶劑亦可充當還原劑。
製造低成本UV可固化銀-矽藻導電墨水之實例方法
熱可固化銀片及銀奈米粒子導電墨水可購自多個製造商，諸如漢高公司(Henkel Corp.)、普銳公司(Spraylat Corp.)、導電化合物公司(Conductive Compounds,Inc.)、杜邦公司(DuPont,Inc.)、創新材料公司(Creative Materials Corp.)等。更不常見的產品為可用紫外(UV)光固化之銀導電墨水。僅幾個供應商(例如漢高公司)供應所述墨水。UV可固化銀導電墨水可常常由於關於導電性之每平方公尺高銀裝載量及高成本而極貴。電導率可幾 乎等於以相同濕膜厚度施用之熱固化銀導電墨水的電導率的5分之一至10分之一。
明確需要與當前可獲得之UV可固化墨水相比具有至少相同或較佳電導率之低成本UV可固化銀。一些UV可固化銀可能未充分利用墨水中所存在之銀量，因此需要開發與當前UV可固化銀墨水相比具有類似或較佳電導率及/或固化率的使用少得多的銀的銀墨水。
開發UV可固化銀之難題可歸因於銀之UV吸收性質。在熱固化銀墨水中，藉由使銀片間接觸面積達到最大，具有高縱橫比之銀片可用於產生最高電導率。若將此類銀片與適合於導電墨水之UV可固化樹脂系統混合，使用印刷或其他塗佈製程施用於表面且隨後曝露於UV光，在UV光可散射穿過銀墨水之濕層之前，大部分UV光可由銀吸收。銀片之UV吸收可妨礙或阻止在濕墨水薄膜中發生UV光啟始之聚合(例如妨礙或阻止超出某一深度之濕墨水的UV光啟始之聚合)。墨水薄膜之聚合減少可導致銀墨水之不完全固化層，其可能不黏著於基板，例如歸因於銀墨水層之最底層部分未固化且濕潤。較低縱橫比銀粒子可用於UV可固化銀墨水中，以便藉由增加穿過所施用銀墨水層之可能光散射路徑的數目而在整個所施用銀墨水層中獲得合適固化。低縱橫比粒子具有減小之表面積，此可減小片間接觸面積且又可相對於在使用高縱橫比片的情況下可能實現的電導率減小固化薄膜之電導率。若此固化問題可得以解決，具有較高電導率之較大縱橫比銀片可用於銀墨水，從而可改良所得銀膜之電導率及/或減少用以獲得高電導率之銀量。
在一些實施例中，不導電基板(例如矽藻矽藻殼部分，諸如矽藻矽藻殼片)可鍍銀。UV光可通過矽藻矽藻殼片之本體之一或多個表面上的穿孔。在銀墨水中使用鍍銀矽藻片可促進銀墨水固化，從而允許實現在銀墨水中使用高縱橫比片。在一些實施例中，包括鍍銀矽藻矽藻殼之銀墨水可使得固化銀墨水之電導率能夠增加，而同時降低墨水之成本。
在一些實施例中，用於銀墨水中之矽藻矽藻殼的部分(例如破碎的矽藻矽藻殼)可經純化且與完整矽藻粒子分離，且矽藻矽藻殼的部分之一或多個表面可用銀無電塗佈，例如根據本文所述之方法。
矽藻表面可按照孔洞或開口之規則圖案(例如包含約300奈米直徑之孔洞)穿孔，即使當塗有銀時亦然。開口可大到足以允許UV波長散射穿過塗銀之矽藻粒子。塗銀之破碎的矽藻可包括呈高縱橫比穿孔片形式之碎片。圖5F展示塗有Ag奈米結構(例如銀奈米結構64)之矽藻矽藻殼碎片(例如矽藻矽藻殼片60A)的SEM影像。
在一些實施例中，塗銀之穿孔矽藻片可用於製造UV-銀墨水，當使用適中厚度之墨水(例如具有約5微米至約15微米之厚度的銀墨水)時，所述UV-銀墨水可固化，即使導電粒子具有高縱橫比且因此具有大表面積亦然。藉由增加片間電接觸的數目，矽藻殼片之大表面積可產生極好的片間電導率，從而產生非常導電的墨水，所述墨水實質上僅使用獲得所需薄片電導率所需的量的銀，而其餘體積由便宜的矽藻填充劑材料及UV黏合劑樹脂佔據。
銀奈米結構可覆蓋矽藻殼之實質上所有表面，包含矽藻殼穿孔之內表面，但未阻斷穿孔(例如，穿孔及矽藻殼表面之一或多個表面可鍍有銀奈米結構及/或銀晶種層)。Ag塗佈之矽藻片中的穿孔可允許UV輻射通過矽藻片，從而促進固化至所施用銀墨水薄膜內的較深深度，同時允許電流直接自所述片之一側經由穿孔傳導至另一側。貫穿所述片之傳導路徑的長度減小可減小由銀墨水製成之固化薄膜的總電阻。
實例UV光誘發可聚合墨水調配物可包含下列組分。在一些實施例中，具有矽藻矽藻殼片之銀墨水可藉由組合下列組分來製造，包含例如使在一或多個表面上形成有銀奈米結構的多個矽藻殼部分(例如矽藻殼片)與下列的一或多種其他銀墨水組分組合。可藉由使用UV光源固化銀墨水來製造銀薄膜。
1)矽藻，多種種類之任一者，鍍(例如其上形成有奈米結構)有約10奈米至約500奈米厚的Ag塗層。Ag塗層之厚度可視矽藻穿孔之孔徑而定。調配物中之比率可在約50重量%與約80重量%之間。可使用其片段的實例矽藻種類為直鏈矽藻屬1。
2)對銀具有良好親和性之極性乙烯單體，諸如N-乙烯基-吡咯啶酮或N-乙烯基己內醯胺。
3)具有良好伸長性質作為流變改質劑且用以改良固化薄膜之可撓性的丙烯酸酯寡聚物。
4)作為交聯劑以便經由增加交聯產生更堅韌、更抗溶劑之固化薄膜的一或多個雙官能或三官能丙烯酸酯單體或寡聚物。這些材料可經選擇以充當光起始增效劑，可改良表面固化。實例可包含乙氧基化或丙氧基化己二醇丙烯酸酯，諸如沙多瑪 CD560®；乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，可例如以產品碼SR454®購自沙多瑪；或三聚氰酸三烯丙酯，可例如以產品碼SR507A®購自沙多瑪。丙烯酸胺增效劑可為選項，且實例可包含沙多瑪CN371®及沙多瑪CN373®。
5)用以減少起泡且改良濕墨水品質之丙烯酸酯類流動及調平劑(例如合適流動及調平劑可包含Modaflow 2100®、Modaflow 9200®)。經改良之濕墨水品質又可改良固化銀墨水薄膜品質。
6)適於顏料裝載墨水系統之一或多個光起始劑。在一些實施例中，至少一種光起始劑對接近或小於鍍銀矽藻片之平均孔徑的波長敏感，因此UV光子可通過孔以便起始所述片下方之聚合及/或散射穿過另一鍍銀矽藻片中之穿孔，從而甚至更深地透入未固化薄膜中以起始其中的聚合。光引發劑之實例可包含Ciba Irgacure 907®及異丙基硫雜蒽酮(ITX，可以商品名Speedcure ITX®購自英國拉姆森(Lambson,UK))。
7)視情況選用之黏著性促進丙烯酸酯(例如丙烯酸2-羧基乙基酯)。
8)用以降低表面張力且改良片濕潤之視情況選用之濕潤劑(例如DuPont Capstone FS-30®及DuPont Capstone FS-31®)。
9)用以抑止由銀金屬存在觸發之提前聚合的視情況選用之UV穩定劑(例如氫醌及甲基乙基氫醌(MEHQ))。
10)視情況選用之低沸點溶劑，用於降低黏度以便促進將銀墨水調配物用於高速塗佈製程，包含諸如柔版印刷、凹板印刷、其組合及/或類似物之製程。
在一些實施例中，可熱固化包括矽藻矽藻殼部分之銀墨水。在一些實施例中，銀墨水可暴露於熱源。舉例而言，可加熱銀墨水以促進銀墨水之聚合物組分之間的聚合反應。在一些實施例中，銀墨水之熱固化可促進移除溶劑組分。舉例而言，銀墨水可暴露於熱源以使銀墨水之溫度升高超過銀墨水溶劑組分之沸點，從而促進移除溶劑組分。
在矽藻矽藻殼之表面上形成氧化鋅(ZnO)奈米結構之實例製程
基板上之ZnO晶種一般使用噴塗或旋塗膠狀ZnO或熱分解鋅鹽溶液來沈積。舉例而言，熱分解乙酸鋅前驅體可提供垂直方向上良好對準的ZnO奈米線。
從晶種生長ZnO奈米結構可藉由在鹼性溶液中水解Zn鹽來實現。所述製程可在室溫下或在較高溫度下進行。微波加熱可顯著加速奈米結構的生長。視生長參數而定，觀察到不同奈米結構(例如，奈米結構之形態可視在晶種層上形成奈米結構期間的一或多個生長條件而定，包含例如生長溫度、加熱型樣、在奈米結構生長期間包含化學添加劑及/或其組合)。舉例而言，化學添加劑可用於獲得所需形態之奈米結構。ZnO奈米結構亦可經摻雜以控制其半導電性質。
在矽藻矽藻殼之表面上生長ZnO晶種之實例製程
1.構建ZnO之晶種可藉由將0.1g經純化之矽藻及10mL 0.005M Zn(CH3COO)2(例如鋅供給組分)乙醇溶液之混合物加熱至約200℃(例如包含約175℃至約225℃)直至乾燥來實現。接 ZnO晶種之矽藻殼表面各在100k×放大倍率下之SEM影像展示於圖5G及圖5H中。圖5G及圖5H展示在矽藻殼70之表面上形成之包括ZnO之晶種72的SEM影像。圖5G展示具有包括氧化鋅之晶種72之矽藻殼表面在100k×放大倍率下的SEM影像。圖5H展示具有包括氧化鋅之晶種72之矽藻殼表面在100k×放大倍率下的SEM影像。
在矽藻矽藻殼之接ZnO晶種之表面上生長ZnO奈米結構之實例製程
2. ZnO奈米結構生長是在0.1g接晶種之矽藻殼與10mL 0.025M ZnNO3(例如鋅供給組分)及0.025M六亞甲基四胺溶液(例如鹼性溶液)水溶液之混合物中進行。在攪拌板上加熱混合物至約90℃(例如包含約80℃至約100℃)約兩小時(例如包含約一小時至約三小時)，或藉由使用循環加熱程序(例如微波加熱)持續約10分鐘(例如包含持續約5分鐘至約30分鐘)，其中樣品是藉由約500瓦功率(例如包含約480瓦至約520瓦)加熱約2分鐘(例如包含約30秒至約5分鐘、約1分鐘至約5分鐘、約5分鐘至約20分鐘)，且隨後關閉加熱約1分鐘(例如包含約30秒至約5分鐘)，之後在500瓦下重複加熱。在矽藻殼70之內表面及外表面上之所得奈米線74展示於圖5I及圖5J中。圖5I展示在矽藻矽藻殼70之內表面及外表面上形成之ZnO奈米線74在50k×放大倍率下的SEM影像。在一些實施例中，ZnO奈米線74可在矽藻矽藻殼70內部之表面的部分上形成。舉例而言，ZnO奈米線74可在矽藻矽藻殼70內部之所有或實質上所有表面上形成。ZnO 奈米線74可在矽藻矽藻殼70之所有或實質上所有內表面及外表面上形成。本申請案之圖式證明了奈米結構(例如ZnO奈米線)在矽藻矽藻殼上之生長(包含奈米結構(例如ZnO奈米線)在矽藻矽藻殼內部之生長)為可能的。例如與包括僅在基板外側形成之ZnO奈米結構的材料(例如墨水或由其印刷之層)相比，使用ZnO奈米結構塗佈矽藻矽藻殼之所有或實質上所有面可增加包括塗有ZnO奈米結構之矽藻矽藻殼之材料(例如墨水或由其印刷之層)的電導率(例如增加體積電導率及/或薄片電導率)。圖5J展示在矽藻矽藻殼70之表面上形成之ZnO奈米線74在25k×放大倍率下的SEM影像。當在100瓦微波中進行加熱(例如包含約80瓦至約120瓦；且打開約2分鐘，接著關閉約1分鐘且重複總共約10分鐘之持續時間)時，可在矽藻殼70之表面上形成奈米板76(例如，如圖5K中所示)。
可用於ZnO接晶種及奈米結構生長之合適Zn鹽之實例包含：乙酸鋅水合物、硝酸鋅六水合物、氯化鋅、硫酸鋅、鋅酸鈉、其組合及/或類似物。
適用於ZnO奈米結構生長之鹼的實例可包含：氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨、氫氧化鋰、六亞甲基四胺、氨溶液、碳酸鈉、乙二胺、其組合及/或類似物。
適用於形成ZnO奈米結構之溶劑的實例包含一或多種醇。本文描述為適用於Ag奈米結構生長之溶劑亦可適用於ZnO奈米結構形成。
可用於奈米結構形態控制之添加劑的實例可包含三丁胺、三乙胺、三乙醇胺、二異丙胺、磷酸銨、1,6-己二醇、三乙基 二乙醇、異丙胺、環己胺、正丁胺、氯化銨、六亞甲基四胺、乙二醇、乙醇胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、溴化十六烷基三甲銨、尿素、其組合及/或類似物。
在矽藻矽藻殼之表面上形成碳奈米管之實例製程
可藉由化學氣相沈積技術及其變化而在矽藻表面(例如內部及/或外部)上生長碳奈米管(例如多壁及/或單壁)。在此技術中，首先用催化劑晶種塗佈矽藻且隨後引入氣體混合物。一種氣體可為還原氣體，且另一氣體可為碳來源。在一些實施例中，可使用氣體混合物。在一些實施例中，可包含中性氣體以用於濃度控制(例如氬氣)。氬氣亦可用於攜帶液體含碳材料(例如乙醇)。用於形成碳奈米管之晶種可藉由諸如噴塗之技術沈積為金屬，及/或由液體、氣體及/或固體引入且隨後在高溫下藉由熱解進行還原。含碳氣體之還原可發生在較高溫度下，例如在約600℃至約1100℃之範圍內。
由於奈米孔隙率，晶種塗佈製程及氣體反應均可在矽藻殼表面上實現。已開發用於在不同基板上生長碳奈米管「森林」之技術，所述基板包含矽、氧化鋁、氧化鎂、石英、石墨、碳化矽、沸石、金屬以及二氧化矽。
適用於生長催化劑晶種之金屬化合物的實例可包含鎳、鐵、鈷、鈷-鉬雙金屬粒子、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、錳(Mn)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鉻(Cr)、銻(Sn)、鋁-鐵-鉬(Al/Fe/Mo)、五羰基鐵(Fe(CO)5)、硝酸鐵(III)六水合物(Fe(NO3)3．6H2O)、氯化鈷(II)六水合物(CoCl2．6H2O)、鉬酸銨四 水合物((NH4)6Mo7O24．4H2O)、二氯二氧化鉬(VI)(MoO2Cl2)、氧化鋁奈米粉末、其混合物及/或類似物。
合適還原氣體之實例可包含氨氣、氮氣、氫氣、其混合物及/或類似物。
可充當碳來源之合適氣體(例如含碳氣體)之實例可包含乙炔、乙烯、乙醇、甲烷、碳氧化物、苯、其混合物及/或類似物。
塗層組合
在一些實施例中，塗層之組合亦可為可能的。舉例而言，矽藻殼之表面可包含鎳塗層及碳奈米管塗層(例如，所述矽藻殼可用於能量儲存裝置，包含超級電容器)。
圖6示意性說明能量儲存裝置100之實例實施例。圖6可為能量儲存裝置100之橫截面圖或正視圖。能量儲存裝置100包含第一電極140及第二電極150，例如分別或無關地為陰極及陽極。第一電極140及第二電極150由分離器130分開。能量儲存裝置100可視情況包含與電極140、150之一者或兩者電耦接的一或多個集電器110、120。
在一些實施例中，能量儲存裝置100包括第一電極140、第二電極150及/或分離器130，其任一者可為膜或層，包含沈積膜或層。
集電器110、120可包含提供電子至外部配線之路徑的任何組件。舉例而言，集電器110、120可相鄰於第一電極140及第二電極150之表面定位，以使電極140、150之間的能量流傳送至 電裝置。在圖6中所展示之實施例中，第一集電器110及第二集電器120分別與第一電極140之表面及第二電極150之表面相鄰。集電器110、120分別相鄰於與電極140、150之表面相反的與分離器130相鄰的表面。
在一些實施例中，能量儲存裝置100包含至少一個包括矽藻殼之層或膜。舉例而言，能量儲存裝置100可包含包括分散液之層或膜，所述分散液包含矽藻殼。包括矽藻殼之層或膜可包含例如第一電極140、第二電極150、分離器130、第一集電器110、第二集電器120、其組合及/或類似物。在一些實施例中，能量儲存裝置100包含具有均一或實質上均一的形狀、尺寸(例如直徑、長度)、材料、孔隙率、表面改質材料及/或結構、任何其他合適特徵或屬性、其組合及/或類似物之矽藻殼。在能量儲存100裝置之多個層包括矽藻殼之實施例中，矽藻殼可為相同或實質上相同的(例如具有類似尺寸)或可為不同的(例如在分離器130中絕緣且在電極140、150中經導電塗佈)。
能量儲存裝置100可包含一或多個包括矽藻殼之層或膜，所述矽藻殼之長度範圍為約1微米至約50微米、約1微米至約40微米、約1微米至約30微米、約1微米至約20微米、約1微米至約10微米、約5微米至約50微米、約5微米至約40微米、約5微米至約30微米、約5微米至約20微米以及約5微米至約10微米。在一些實施例中，圓柱形矽藻殼之長度不超過約50微米、不超過約40微米、不超過約30微米、不超過約20微米、不超過約15微米、不超過約10微米或不超過約5微米。其他矽藻殼長度亦為可能的。
能量儲存裝置100可包括一或多個包括矽藻殼之層或膜，所述矽藻殼之直徑範圍為約1微米至約50微米、約1微米至約40微米、約1微米至約30微米、約1微米至約20微米、約1微米至約10微米、約5微米至約50微米、約5微米至約40微米、約5微米至約30微米、約5微米至約20微米以及約5微米至約10微米。在一些實施例中，圓柱形矽藻殼之直徑不超過約50微米、不超過約40微米、不超過約30微米、不超過約20微米、不超過約15微米、不超過約10微米、不超過約5微米、不超過約2微米或不超過約1微米。其他矽藻殼直徑亦為可能的。
能量儲存裝置100可包括具有均一或實質上均一的矽藻殼內孔隙率及/或矽藻殼間孔隙率之矽藻殼及/或具有在特定範圍內之孔隙率的矽藻殼。在一些實施例中，能量儲存裝置100包括一或多個包含矽藻殼之層或膜，所述矽藻殼具有在約10%至約50%、約15%至約45%以及約20%至約40%之範圍內的孔隙率。其他矽藻殼孔隙率亦為可能的。
如本文所述，能量儲存裝置100可包含一或多個層或膜，所述層或膜包含：矽藻殼50，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼50之表面上的表面改質材料及/或表面改質結構52；及/或矽藻殼50，其包括施用或形成於矽藻殼50之表面上以改變矽藻殼50之特性或屬性的材料及/或結構52。舉例而言，分離器130可包括矽藻殼50，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼50之表面上的表面改質材料及/或表面改質結構52，且電極140、150中之至少一者可包括矽藻殼50，其包括施用或形成於矽藻殼50之表面上以改變矽藻殼50之特性或屬性的材料及/或結構 52。另舉一例，分離器130可包括：一些矽藻殼50，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼50之表面上的表面改質材料及/或表面改質結構52；及一些矽藻殼50，其包括施用或形成於矽藻殼50之表面上以改變矽藻殼50之特性或屬性的材料及/或結構52。
在一些實施例中，能量儲存裝置100包括具有不均一或實質上不均一的形狀、尺寸、孔隙率、表面改質材料及/或結構、另一合適屬性及/或其組合之矽藻殼。
圖7展示可形成能量儲存裝置100之一部分之分離器或膜300的實例實施例。分離器300包含矽藻殼320。在一些實施例中，能量儲存裝置100(圖6)包含包括矽藻殼320之分離器或膜300。舉例而言，能量儲存裝置100可包含包括分散液之分離器300，所述分散液包含矽藻殼320。如本文所述，可根據形狀、尺寸、材料、孔隙率、其組合及/或類似物揀選矽藻殼320，使得分離器300包括具有均一或實質上均一的形狀、尺寸(例如長度、直徑)、孔隙率、材料、其組合及/或類似物之矽藻殼320。舉例而言，分離器300可包含具有圓柱形或實質上圓柱形(例如，如圖7中所示)、球形或實質上球形、另一形狀及/或其組合之矽藻殼320。在一些實施例中，分離器300包含具有在矽藻殼320之表面上施用或形成之材料及/或結構的矽藻殼320。分離器300可包括矽藻殼320，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼320之表面上(例如，如圖7中所說明)的表面改質材料及/或表面改質結構。分離器300可包括矽藻殼320，其包括施用或形成於矽藻殼320之表面上以改變矽藻殼320之特性或屬性的材料及/或結 構。分離器300可包括：一些矽藻殼320，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼320之表面上的表面改質材料及/或表面改質結構；及一些矽藻殼320，其包括施用或形成於矽藻殼320之表面上以改變矽藻殼320之特性或屬性的材料及/或結構。
分離器300可包括矽藻殼320(圖6)，其具有足以允許實現能量儲存裝置100之第一電極140與第二電極150之間的穩定或實質上穩定分離之機械強度。在一些實施例中，分離器300包括經組態以增加能量儲存裝置100之效率的矽藻殼320，例如藉由使得第一電極140與第二電極150之間的間距能夠減小及/或藉由促進離子物種在第一電極140與第二電極150之間的流動。舉例而言，矽藻殼320可具有均一或實質上均一的形狀、尺寸、孔隙率、表面改質材料及/或結構、其組合及/或類似物，以便改良能量儲存裝置效率及/或機械強度。能量儲存裝置100之分離器300可包括圓柱形或實質上圓柱形矽藻殼320，所述矽藻殼包含具有所需孔隙率、尺寸、及/或表面改質材料及/或結構之壁。
分離器300可包括一或多層矽藻殼320。包括矽藻殼320之分離器300可具有均一或實質上均一的厚度。在一些實施例中，包括矽藻殼320之分離器300的厚度儘可能地薄。在一些實施例中，包括矽藻殼320之分離器300的厚度為約1微米至約100微米，包含約1微米至約80微米、約1微米至約60微米、約1微米至約40微米、約1微米至約20微米、約1微米至約10微米、約5微米至約60微米、約5微米至約40微米、約5微米至約20微米、約5微米至約15微米、約5微米至約10微米、約10微米至約60微米、約10微米至約40微米、約10微米至約20微米、 約10微米至約15微米、以及約15微米至約30微米。在一些實施例中，分離器之厚度小於約100微米、小於約90微米、小於約80微米、小於約70微米、小於約60微米、小於約50微米、小於約40微米、小於約30微米、小於約20微米、小於約15微米、小於約10微米、小於約5微米、小於約2微米、小於約1微米，以及包含以上述值作為界線且包含上述值之範圍。分離器300之其他厚度亦為可能的。舉例而言，分離器300可包括單一層矽藻殼320，使得分離器300之厚度可至少部分視矽藻殼320之尺寸(例如最長軸、長度或直徑)而定。
分離器300可包括具有不均一或實質上不均一的形狀、尺寸、孔隙率、表面改質材料及/或結構、其組合及/或類似物之矽藻殼320。
在一些實施例中，分離器300包括經組態以減小能量儲存裝置100之第一電極140與第二電極150之間之電阻的材料。舉例而言，再參看圖7，在一些實施例中，分離器300包括電解質340。電解質340可包含促進離子物種傳導之任何材料，包含例如包括可在能量儲存裝置100之第一電極140與第二電極150之間輸送之移動離子物種的材料。電解質340可包括可形成離子物種之任何化合物，包含(但不限於)硫酸鈉(Na2SO4)、氯化鋰(LiCl)及/或硫酸鉀(K2SO4)。在一些實施例中，電解質340包括酸、鹼或鹽。在一些實施例中，電解質340包括強酸，包含(但不限於)硫酸(H2SO4)及/或磷酸(H3PO4)，或強鹼，包含(但不限於)氫氧化鈉(NaOH)及/或氫氧化鉀(KOH)。在一些實施例中，電解質340包括具有一或多個已溶解之離子物種的溶劑。舉例而言， 電解質340可包括有機溶劑。在一些實施例中，電解質340包含離子液體或有機液體鹽。電解質340可包括具有離子液體之水溶液。電解質340可包括具有離子液體之鹽溶液。在一些實施例中，包括離子液體之電解質340包含丙二醇及/或乙腈。在一些實施例中，包括離子液體之電解質340包含酸或鹼。舉例而言，電解質340可包括與氫氧化鉀組合之離子液體(例如添加0.1M KOH溶液)。
在一些實施例中，分離器300包括聚合物360，諸如聚合凝膠。聚合物360可與電解質340組合。合適聚合物360可顯示出電學及電化學穩定性，例如，當在電化學反應期間與電解質340組合及/或經受電勢(例如在能量儲存裝置100之電極140、150之間存在的電勢)時維持完整性及/或功能性。分離器300可包含聚合物360，所述聚合物包括例如聚(偏二氟乙烯)、聚(環氧乙烷)、聚(丙烯腈)、聚(乙烯醇)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(氯乙烯)、聚[雙(甲氧基乙氧基乙氧基磷氮烯)]、聚(乙烯碸)、聚(乙烯吡咯啶酮)、聚(環氧丙烷)、其共聚物、其組合及/或類似物。在一些實施例中，聚合物360包括聚四氟乙烯(PTFE)，包含例如包括PTFE於水中之分散液(例如Teflon®水性懸浮液)的水溶液。在一些實施例中，電解質340經固定於聚合物360內部或上方以形成固體或半固體物質。在一些所述實施例中，電解質340經固定於聚合凝膠上方或內部，例如以形成電解凝膠。
在一些實施例中，分離器300視情況包括黏著劑材料，以便能夠改良在能量儲存裝置100之分離器300內及/或分離器300與第一電極140及/或第二電極150之間的矽藻殼320的黏著 性。在一些實施例中，黏著劑材料包括聚合物360。舉例而言，黏著劑材料可包括顯示出電學及電化學穩定性且在能量儲存裝置100之分離器300內及/或在分離器300與第一電極140及/或第二電極150之間提供足夠黏著性之聚合物360。
圖8展示可形成能量儲存裝置100(圖6)之一部分的實例電極或膜400。電極400包含矽藻殼420。在一些實施例中，能量儲存裝置100(圖6)包含一或多個包括矽藻殼420之電極或膜400(例如，作為第一電極140及/或第二電極150)。舉例而言，能量儲存裝置100可包含包括分散液之電極或膜400，所述分散液包含矽藻殼420。如本文所述，可根據形狀、尺寸、材料、孔隙率、其組合及/或類似物揀選矽藻殼420，使得電極400包括具有均一或實質上均一的形狀、尺寸(例如長度、直徑)、孔隙率、材料、其組合及/或類似物之矽藻殼420。舉例而言，電極400可包含具有圓柱形或實質上圓柱形(例如，如圖8中所示)、球形或實質上球形、另一形狀及/或其組合之矽藻殼420。在一些實施例中，電極400包含具有在矽藻殼420之表面上施用或形成之材料及/或結構的矽藻殼420。電極400可包括不包括或實質上不包括表面改質材料之矽藻殼420，且可為絕緣的，及/或可具有施用或形成於矽藻殼420之表面上的表面改質結構。電極400可包括矽藻殼420，其包括施用或形成於矽藻殼420之表面上以改變矽藻殼420之特性或屬性的材料及/或結構(例如，如圖8中由矽藻殼420之表面上的雞爪形特徵示意性說明)。電極400可包括：一些矽藻殼420，其不包括或實質上不包括施用或形成於矽藻殼420之表面上的表面改質材料及/或表面改質結構；及一些矽藻殼420，其包括施用 或形成於矽藻殼420之表面上以改變矽藻殼420之特性或屬性的材料及/或結構。
電極400可包括為了機械強度而選擇之矽藻殼420，使得包含電極400之能量儲存裝置100可承受壓縮力及/或改變形狀之變形。在一些實施例中，電極400包括經組態以增加能量儲存裝置100之效率的矽藻殼420，例如藉由促進離子物種在電極400內及/或在電極400與能量儲存裝置100之其他部件之間的流動。舉例而言，矽藻殼420可具有均一或實質上均一的形狀、尺寸、孔隙率、表面改質材料及/或結構、其組合及/或類似物，以便改良能量儲存裝置效率及/或機械強度。能量儲存裝置100之電極400可包括圓柱形或實質上圓柱形矽藻殼420，所述矽藻殼包含具有所需孔隙率、尺寸、及/或表面改質材料及/或結構之壁。
電極400可包括一或多層矽藻殼420。包括矽藻殼420之電極400可具有均一或實質上均一的厚度。在一些實施例中，包括矽藻殼420之電極400的厚度至少部分視電阻、可用材料之量、所需能量裝置厚度或其類似物而定。在一些實施例中，包括矽藻殼420之電極400的厚度為約1微米至約100微米，包含約1微米至約80微米、約1微米至約60微米、約1微米至約40微米、約1微米至約20微米、約1微米至約10微米，約5微米至約100微米，包含約5微米至約80微米、約5微米至約60微米、約5微米至約40微米、約5微米至約20微米、約5微米至約10微米、約10微米至約60微米、約10微米至約40微米、約10微米至約20微米、約10微米至約15微米、以及約15微米至約30微米。在一些實施例中，包括矽藻殼420之電極400之厚度小於約100 微米、小於約90微米、小於約80微米、小於約70微米、小於約60微米、小於約50微米、小於約40微米、小於約30微米、小於約20微米、小於約10微米、小於約5微米、小於約2微米、或小於約1微米，以及包含以上述值作為界線且包含上述值之範圍。電極400之其他厚度亦為可能的。
電極400可包括具有不均一或實質上不均一的形狀、尺寸、孔隙率、表面改質材料及/或結構、其組合及/或類似物之矽藻殼420。
在一些實施例中，電極400視情況包括增強電極400內電子之傳導性的材料。舉例而言，再參看圖8，在一些實施例中，電極400包括導電填充劑460，以改良電極400內之電傳導。導電填充劑460可包括石墨碳、石墨烯、其組合及/或類似物。在包括多個電極400之能量儲存裝置100中，電極400可包含不同矽藻殼及/或不同添加劑，例如包含不同離子及/或產生離子的物種。在一些實施例中，電極400可包括電解質，例如本文中關於圖7之分離器300所述之電解質340。在一些實施例中，電極400可包括聚合物，例如本文中關於圖7之分離器300所述之聚合物360。
在一些實施例中，電極400視情況包括黏著劑材料，以使得能夠改良在電極400內及/或電極400與能量儲存裝置100之另一組件(諸如分離器130及/或集電器110、120)之間的矽藻殼420之黏著性。在一些實施例中，電極400中之黏著劑材料包括聚合物，例如本文所述之聚合物360。
實例實施例
以下實例實施例識別本文中所揭露之特徵組合的一些可 能排列，但特徵組合之其他排列亦為可能的。
1.一種印刷能量儲存裝置，包括：第一電極；第二電極；以及在所述第一電極與所述第二電極之間的分離器，所述第一電極、所述第二電極以及所述分離器中之至少一者包含矽藻殼。
2.如實施例1所述之裝置，其中所述分離器包含所述矽藻殼。
3.如實施例1或2所述之裝置，其中所述第一電極包含所述矽藻殼。
4.如實施例1至3中任一項所述之裝置，其中所述第二電極包含所述矽藻殼。
5.如實施例1至4中任一項所述之裝置，其中所述矽藻殼具有實質上均一的性質。
6.如實施例5所述之裝置，其中性質包括形狀。
7.如實施例6所述之裝置，其中所述形狀包括圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。
8.如實施例5至7中任一項所述之裝置，其中所述性質包括尺寸。
9.如實施例8所述之裝置，其中所述尺寸包括直徑。
10.如實施例9所述之裝置，其中所述直徑在約2微米至約10微米之範圍內。
11.如實施例8所述之裝置，其中所述尺寸包括長度。
12.如實施例9所述之裝置，其中所述長度在約5微米至約20微米之範圍內。
13.如實施例8所述之裝置，其中所述尺寸包括最長軸。
14.如實施例9所述之裝置，其中所述最長軸在約5微米至約20微米之範圍內。
15.如實施例5至14中任一項所述之裝置，其中所述性質包括孔隙率。
16.如實施例15所述之裝置，其中所述孔隙率在約20%至約50%之範圍內。
17.如實施例5至16中任一項所述之裝置，其中所述性質包括機械強度。
18.如實施例1至17中任一項所述之裝置，其中所述矽藻殼包括表面改質結構。
19.如實施例18所述之裝置，其中所述表面改質結構包含導電材料。
20.如實施例19所述之裝置，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
21.如實施例18至20中任一項所述之裝置，其中所述表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。
22.如實施例18至21中任一項所述之裝置，其中所述表面改質結構包含半導體。
23.如實施例22所述之裝置，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
24.如實施例18至23中任一項所述之裝置，其中所述表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀之結構中之至少一者。
25.如實施例18至24中任一項所述之裝置，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之外表面上。
26.如實施例18至25中任一項所述之裝置，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之內表面上。
27.如實施例1至26中任一項所述之裝置，其中所述矽藻殼包括表面改質材料。
28.如實施例27所述之裝置，其中所述表面改質材料包含導電材料。
29.如實施例28所述之裝置，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
30.如實施例27至29中任一項所述之裝置，其中所述表面改質材料包含氧化鋅(ZnO)。
31.如實施例27至30中任一項所述之裝置，其中所述表面改質材料包含半導體。
32.如實施例31所述之裝置，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
33.如實施例27至32中任一項所述之裝置，其中所述表面改質材料在所述矽藻殼之外表面上。
34.如實施例27至33中任一項所述之裝置，其中所述表面改質材料在所述矽藻殼之內表面上。
35.如實施例1至34中任一項所述之裝置，其中所述第一電極包括導電填充劑。
36.如實施例1至35中任一項所述之裝置，其中所述第二電極包括導電填充劑。
37.如實施例34或35所述之裝置，其中所述導電填充劑包括石墨碳。
38.如實施例35至37中任一項所述之裝置，其中所述導電填充劑包括石墨烯。
39.如實施例1至38中任一項所述之裝置，其中所述第一電極包括黏著性材料。
40.如實施例1至39中任一項所述之裝置，其中所述第二電極包括黏著性材料。
41.如實施例1至40中任一項所述之裝置，其中所述分離器包括黏著性材料。
42.如實施例39至41中任一項所述之裝置，其中所述黏著性材料包括聚合物。
43.如實施例1至42中任一項所述之裝置，其中所述分離器包括電解質。
44.如實施例43所述之裝置，其中所述電解質包括離子液體、酸、鹼以及鹽中之至少一者。
45.如實施例43或44所述之裝置，其中所述電解質包括電解凝膠。
46.如實施例1至45中任一項所述之裝置，更包括與所述第一電極電連通之第一集電器。
47.如實施例1至46中任一項所述之裝置，更包括與所述第二電極電連通之第二集電器。
48.如實施例1至47中任一項所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電容器。
49.如實施例1至47中任一項所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括超級電容器。
50.如實施例1至47中任一項所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電池。
51.一種系統，包括多個堆疊在彼此頂部上之如實施例1至50中任一項所述之裝置。
52.一種電裝置，包括如實施例1至50中任一項所述之裝置或如實施例51所述之系統。
53.一種用於印刷能量儲存裝置之膜，所述膜包括矽藻殼。
54.如實施例53所述之膜，其中所述矽藻殼具有實質上均一的性質。
55.如實施例54所述之膜，其中所述性質包括形狀。
56.如實施例55所述之膜，其中所述形狀包括圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。
57.如實施例54至56中任一項所述之膜，其中所述性質包括尺寸。
58.如實施例57所述之膜，其中所述尺寸包括直徑。
59.如實施例58所述之膜，其中所述直徑在約2微米至約10微米之範圍內。
60.如實施例54至59中任一項所述之膜，其中所述尺寸包括長度。
61.如實施例60所述之膜，其中所述長度在約5微米至約20微米之範圍內。
62.如實施例54至61中任一項所述之膜，其中所述尺寸包 括最長軸。
63.如實施例62所述之膜，其中所述最長軸在約5微米至約20微米之範圍內。
64.如實施例54至63中任一項所述之膜，其中所述性質包括孔隙率。
65.如實施例64所述之膜，其中所述孔隙率在約20%至約50%之範圍內。
66.如實施例54至65中任一項所述之膜，其中所述性質包括機械強度。
67.如實施例53至66中任一項所述之膜，其中所述矽藻殼包括表面改質結構。
68.如實施例67所述之膜，其中所述表面改質結構包含導電材料。
69.如實施例68所述之膜，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
70.如實施例67至69中任一項所述之膜，其中所述表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。
71.如實施例67至70中任一項所述之膜，其中所述表面改質結構包含半導體。
72.如實施例71所述之膜，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
73.如實施例67至72中任一項所述之膜，其中所述表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀之結構中之至少一者。
74.如實施例67至73中任一項所述之膜，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之外表面上。
75.如實施例67至74中任一項所述之膜，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之內表面上。
76.如實施例53至75中任一項所述之膜，其中所述矽藻殼包括表面改質材料。
77.如實施例76所述之膜，其中表面改質材料包含導電材料。
78.如實施例77所述之膜，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
79.如實施例76至78中任一項所述之膜，其中所述表面改質材料包含氧化鋅(ZnO)。
80.如實施例76至79中任一項所述之膜，其中所述表面改質材料包含半導體。
81.如實施例80所述之膜，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
82.如實施例76至81中任一項所述之膜，其中所述表面改質材料在所述矽藻殼之外表面上。
83.如實施例76至82中任一項所述之膜，其中所述表面改質材料在所述矽藻殼之內表面上。
84.如實施例53至83中任一項所述之膜，更包括導電填充劑。
85.如實施例84所述之膜，其中所述導電填充劑包括石墨碳。
86.如實施例84或85所述之膜，其中所述導電填充劑包括石墨烯。
87.如實施例53至86中任一項所述之膜，更包括黏著性材料。
88.如實施例87所述之膜，其中所述黏著性材料包括聚合物。
89.如實施例53至88中任一項所述之膜，更包括電解質。
90.如實施例89所述之膜，其中所述電解質包括離子液體、酸、鹼以及鹽中之至少一者。
91.如實施例89或90所述之膜，其中所述電解質包括電解凝膠。
92.一種能量儲存裝置，包括如實施例53至91中任一項所述之膜。
93.如實施例92所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電容器。
94.如實施例92所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括超級電容器。
95.如實施例92所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電池。
96.一種系統，包括多個堆疊在彼此頂部上之如實施例92至95中任一項所述之裝置。
97.一種電裝置，包括如實施例92至95中任一項所述之裝置或如實施例96所述之系統。
98.一種製造印刷能量儲存裝置之方法，所述方法包括：形成第一電極；形成第二電極；以及在所述第一電極與所述第二電極之間形成分離器，所述第一 電極、所述第二電極以及所述分離器中之至少一者包含矽藻殼。
99.如實施例98所述之方法，其中所述分離器包含所述矽藻殼。
100.如實施例99所述之方法，其中形成所述分離器包含形成包含所述矽藻殼之分散液。
101.如實施例99或100所述之方法，其中形成所述分離器包含網版印刷所述分離器。
102.如實施例99所述之方法，其中形成所述分離器包含形成包含所述矽藻殼之膜。
103.如實施例102所述之方法，其中形成所述分離器包含捲軸式印刷包含所述分離器之膜。
104.如實施例98至103中任一項所述之方法，其中所述第一電極包含所述矽藻殼。
105.如實施例104所述之方法，其中形成所述第一電極包含形成包含所述矽藻殼之分散液。
106.如實施例104或105所述之方法，其中形成所述第一電極包含網版印刷所述第一電極。
107.如實施例104所述之方法，其中形成所述第一電極包含形成包含所述矽藻殼之膜。
108.如實施例107所述之方法，其中形成所述第一電極包含捲軸式印刷包含所述第一電極之膜。
109.如實施例98至108中任一項所述之方法，其中所述第二電極包含所述矽藻殼。
110.如實施例109所述之方法，其中形成所述第二電極包含 形成包含所述矽藻殼之分散液。
111.如實施例109或110所述之方法，其中形成所述第二電極包含網版印刷所述第二電極。
112.如實施例109所述之方法，其中形成所述第二電極包含形成包含所述矽藻殼之膜。
113.如實施例112所述之方法，其中形成所述第二電極包含捲軸式印刷包含所述第二電極之膜。
114.如實施例98至113中任一項所述之方法，更包括根據性質揀選所述矽藻殼。
115.如實施例114所述之方法，其中所述性質包括形狀、尺寸、材料以及孔隙率中之至少一者。
116.一種墨水，包括：溶液；及分散於所述溶液中之矽藻殼。
117.如實施例116所述之墨水，其中所述矽藻殼具有實質上均一的性質。
118.如實施例117所述之墨水，其中所述性質包括形狀。
119.如實施例118所述之墨水，其中所述形狀包括圓柱體、球體、圓盤或稜柱體。
120.如實施例117至119中任一項所述之墨水，其中所述性質包括尺寸。
121.如實施例120所述之墨水，其中所述尺寸包括直徑。
122.如實施例121所述之墨水，其中所述直徑在約2微米至約10微米之範圍內。
123.如實施例117至122中任一項所述之墨水，其中所述尺寸包括長度。
124.如實施例123所述之墨水，其中所述長度在約5微米至約20微米之範圍內。
125.如實施例117至124中任一項所述之墨水，其中所述尺寸包括最長軸。
126.如實施例125所述之墨水，其中所述最長軸在約5微米至約20微米之範圍內。
127.如實施例117至126中任一項所述之墨水，其中所述性質包括孔隙率。
128.如實施例127所述之墨水，其中所述孔隙率在約20%至約50%之範圍內。
129.如實施例117至128中任一項所述之墨水，其中所述性質包括機械強度。
130.如實施例116至129中任一項所述之墨水，其中所述矽藻殼包括表面改質結構。
131.如實施例130所述之墨水，其中所述表面改質結構包含導電材料。
132.如實施例131所述之墨水，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
133.如實施例130至132中任一項所述之墨水，其中所述表面改質結構包含氧化鋅(ZnO)。
134.如實施例130至133中任一項所述之墨水，其中所述表面改質結構包含半導體。
135.如實施例134所述之墨水，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
136.如實施例130至135中任一項所述之墨水，其中所述表面改質結構包括奈米線、奈米粒子以及具有重萼狀之結構中之至少一者。
137.如實施例130至136中任一項所述之墨水，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之外表面上。
138.如實施例130至137中任一項所述之墨水，其中所述表面改質結構在所述矽藻殼之內表面上。
139.如實施例116至138中任一項所述之墨水，其中所述矽藻殼包括表面改質材料。
140.如實施例139所述之墨水，其中表面改質材料包含導電材料。
141.如實施例140所述之墨水，其中所述導電材料包含銀、鋁、鉭、銅、鋰、鎂以及黃銅中之至少一者。
142.如實施例139至141中任一項所述之墨水，其中所述表面改質材料包含氧化鋅(ZnO)。
143.如實施例139至142中任一項所述之墨水，其中所述表面改質材料包含半導體。
144.如實施例143所述之墨水，其中所述半導體包含矽、鍺、矽鍺以及砷化鎵中之至少一者。
145.如實施例139至144中任一項所述之墨水，其中所述表面改質材料在所述矽藻殼之外表面上。
146.如實施例139至145中任一項所述之墨水，其中所述表 面改質材料在所述矽藻殼之內表面上。
147.如實施例116至146中任一項所述之墨水，更包括導電填充劑。
148.如實施例147所述之墨水，其中所述導電填充劑包括石墨碳。
149.如實施例147或148所述之墨水，其中所述導電填充劑包括石墨烯。
150.如實施例116至149中任一項所述之墨水，更包括黏著性材料。
151.如實施例150所述之墨水，其中所述黏著性材料包括聚合物。
152.如實施例116至151中任一項所述之墨水，更包括電解質。
153.如實施例152所述之墨水，其中所述電解質包括離子液體、酸、鹼以及鹽中之至少一者。
154.如實施例152或153所述之墨水，其中所述電解質包括電解凝膠。
155.一種裝置，包括如實施例116至154中任一項所述之墨水。
156.如實施例155所述之裝置，其中所述裝置包括印刷能量儲存裝置。
157.如實施例156所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電容器。
158.如實施例156所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置 包括超級電容器。
159.如實施例156所述之裝置，其中所述印刷能量儲存裝置包括電池。
160.一種提取矽藻矽藻殼部分之方法，所述方法包括：將多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中；移除有機污染物及無機污染物中之至少一者；將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結；以及使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。
161.如實施例160所述之方法，其中所述至少一個共同特性包括尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一者。
162.如實施例161所述之方法，其中所述尺寸包括長度及直徑中之至少一者。
163.如實施例160至162中任一項所述之方法，其中固體混合物包括所述多個矽藻矽藻殼部分。
164.如實施例163所述之方法，更包括減小所述固體混合物之粒子尺寸。
165.如實施例164所述之方法，其中減小所述固體混合物之粒子尺寸是在將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中之前進行。
166.如實施例164或165所述之方法，其中減小所述粒子尺寸包括研磨所述固體混合物。
167.如實施例166所述之方法，其中研磨所述固體混合物包 括將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於所述固體混合物。
168.如實施例163至167中任一項所述之方法，更包括提取所述固體混合物中之最長組分尺寸大於所述多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸之組分。
169.如實施例168所述之方法，其中提取所述固體混合物之所述組分包括篩分所述固體混合物。
170.如實施例169所述之方法，其中篩分所述固體混合物包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
171.如實施例169所述之方法，其中篩分所述固體混合物包括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
172.如實施例160至171中任一項所述之方法，更包括揀選所述多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大的最長尺寸。
173.如實施例172所述之方法，其中所述第一矽藻矽藻殼部分包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。
174.如實施例172或173所述之方法，其中所述第二矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
175.如實施例172至174中任一項所述之方法，其中揀選包括過濾所述多個矽藻矽藻殼部分。
176.如實施例175所述之方法，其中過濾包括干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
177.如實施例176所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括攪拌。
178.如實施例176或177所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括震盪。
179.如實施例176至178中任一項所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括起泡。
180.如實施例175至179中任一項所述之方法，其中過濾包括將篩子應用於所述多個矽藻矽藻殼部分。
181.如實施例180所述之方法，其中所述篩子具有約5微米至約10微米之目徑。
182.如實施例180所述之方法，其中所述篩子具有約7微米之目徑。
183.如實施例160至182中任一項所述之方法，更包括獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。
184.如實施例183所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌所述多個矽藻矽藻殼部分。
185.如實施例183或184所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括使用清洗溶劑洗滌具有所述至少一個共同特性之所述矽藻矽藻殼部分。
186.如實施例184或185所述之方法，更包括移除所述清洗溶劑。
187.如實施例186所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後沈降所 述多個矽藻矽藻殼部分。
188.如實施例186或187所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括沈降具有所述至少一個共同特性之所述多個矽藻矽藻殼部分。
189.如實施例187或188所述之方法，其中沈降包括離心。
190.如實施例189所述之方法，其中離心包括應用適於大規模處理之離心機。
191.如實施例190所述之方法，其中離心包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
192.如實施例184至191中任一項所述之方法，其中所述分散溶劑及所述清洗溶劑中之至少一者包括水。
193.如實施例160至192中任一項所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中及將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述界面活性劑中之至少一者包括音波處理所述多個矽藻矽藻殼。
194.如實施例160至193中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括陽離子界面活性劑。
195.如實施例194所述之方法，其中所述陽離子界面活性劑包括氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
196.如實施例160至195中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括非離子界面活性劑。
197.如實施例196所述之方法，其中所述非離子界面活性劑 包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆中之至少一者。
198.如實施例160至197中任一項所述之方法，更包括將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。
199.如實施例198所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中之前進行。
200.如實施例198所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中之後進行。
201.如實施例198所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中與將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中至少部分同時發生。
202.如實施例198至201中任一項所述之方法，其中所述添加劑組分包括氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
203.如實施例160至202中任一項所述之方法，其中分散所述多個矽藻矽藻殼部分包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之所述多個矽藻矽藻殼部分之分散液。
204.如實施例160至203中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括在漂白劑存在下加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
205.如實施例204所述之方法，其中所述漂白劑包括過氧化氫及硝酸中之至少一者。
206.如實施例205所述之方法，其中加熱包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
207.如實施例204至206中任一項所述之方法，其中加熱包括加熱所述多個矽藻矽藻殼部分約5分鐘至約15分鐘之持續時間。
208.如實施例160至207中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括將所述多個矽藻矽藻殼部分退火。
209.如實施例160至208中任一項所述之方法，其中移除所述無機污染物包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。
210.如實施例209所述之方法，其中所述組合包括將所述多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的溶液中。
211.如實施例210所述之方法，其中所述混合持續約20分鐘至約40分鐘。
212.一種提取矽藻矽藻殼部分之方法，所述方法包括： 使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。
213.如實施例212所述之方法，更包括將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中。
214.如實施例212或213所述之方法，更包括移除有機污染 物及無機污染物中之至少一者。
215.如實施例212至214中任一項所述之方法，更包括將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於界面活性劑中，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
216.如實施例212至215中任一項所述之方法，其中所述至少一個共同特性包括尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一者。
217.如實施例216所述之方法，其中所述尺寸包括長度及直徑中之至少一者。
218.如實施例212至217中任一項所述之方法，其中固體混合物包括所述多個矽藻矽藻殼部分。
219.如實施例218所述之方法，更包括減小所述固體混合物之粒子尺寸。
220.如實施例219所述之方法，其中減小所述固體混合物之粒子尺寸是在將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中之前進行。
221.如實施例219或220所述之方法，其中減小所述粒子尺寸包括研磨所述固體混合物。
222.如實施例221所述之方法，其中研磨所述固體混合物包括將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於所述固體混合物。
223.如實施例219至222中任一項所述之方法，更包括提取所述固體混合物之最長組分尺寸大於所述多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸之組分。
224.如實施例223所述之方法，其中提取所述固體混合物之組分包括篩分所述固體混合物。
225.如實施例224所述之方法，其中篩分所述固體混合物包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
226.如實施例224所述之方法，其中篩分所述固體混合物包括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
227.如實施例212至226中任一項所述之方法，更包括揀選所述多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大最長尺寸。
228.如實施例227所述之方法，其中所述第一矽藻矽藻殼部分包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。
229.如實施例227或228所述之方法，其中所述第二矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
230.如實施例227至229中任一項所述之方法，其中揀選包括過濾所述多個矽藻矽藻殼部分。
231.如實施例230所述之方法，其中過濾包括干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
232.如實施例231所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括攪拌。
233.如實施例231或232所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括震盪。
234.如實施例231至233中任一項所述之方法，其中干擾所 述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括起泡。
235.如實施例230至234中任一項所述之方法，其中過濾包括將篩子應用於所述多個矽藻矽藻殼部分。
236.如實施例235所述之方法，其中所述篩子具有約5微米至約10微米之目徑。
237.如實施例235所述之方法，其中所述篩子具有約7微米之目徑。
238.如實施例212至237中任一項所述之方法，更包括獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。
239.如實施例238所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌所述多個矽藻矽藻殼部分。
240.如實施例238或239所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括使用清洗溶劑洗滌具有所述至少一個共同特性之所述矽藻矽藻殼部分。
241.如實施例239或240所述之方法，更包括移除所述清洗溶劑。
242.如實施例241所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後沈降所述多個矽藻矽藻殼部分。
243.如實施例241或242所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括沈降具有所述至少一個共同特性之所述多個矽藻矽藻殼部分。
244.如實施例242或243所述之方法，其中沈降包括離心。
245.如實施例244所述之方法，其中離心包括應用適於大規模處理之離心機。
246.如實施例245所述之方法，其中離心包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
247.如實施例240至246中任一項所述之方法，其中所述分散溶劑及所述清洗溶劑中之至少一者包括水。
248.如實施例215至247中任一項所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中及將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述界面活性劑中之至少一者包括音波處理所述多個矽藻矽藻殼。
249.如實施例215至248中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括陽離子界面活性劑。
250.如實施例249所述之方法，其中所述陽離子界面活性劑包括氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
251.如實施例212至250中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括非離子界面活性劑。
252.如實施例251所述之方法，其中所述非離子界面活性劑包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆中之至少一者。
253.如實施例212至252中任一項所述之方法，更包括將所 述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。
254.如實施例253所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中之前進行。
255.如實施例253所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中之後進行。
256.如實施例253所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中與將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中至少部分同時發生。
257.如實施例253至256中任一項所述之方法，其中所述添加劑組分包括氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
258.如實施例213至257中任一項所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之所述多個矽藻矽藻殼部分之分散液。
259.如實施例214至258中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括在漂白劑存在下加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
260.如實施例259所述之方法，其中所述漂白劑包括過氧化氫及硝酸中之至少一者。
261.如實施例260所述之方法，其中加熱包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
262.如實施例259至261中任一項所述之方法，其中加熱包括加熱所述多個矽藻矽藻殼部分約5分鐘至約15分鐘之持續時間。
263.如實施例214至262中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括將所述多個矽藻矽藻殼部分退火。
264.如實施例214至263中任一項所述之方法，其中移除所述無機污染物包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。
265.如實施例264所述之方法，其中組合包括將所述多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的溶液中。
266.如實施例265所述之方法，其中所述混合持續約20分鐘至約40分鐘。
267.一種提取矽藻矽藻殼部分之方法，所述方法包括：
使用界面活性劑分散多個矽藻矽藻殼部分，所述界面活性劑減少所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
268.如實施例267所述之方法，更包括使用盤式堆疊離心機提取具有至少一個共同特性的多個矽藻矽藻殼部分。
269.如實施例267或268所述之方法，更包括將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於分散溶劑中。
270.如實施例267至269中任一項所述之方法，更包括移除有機污染物及無機污染物中之至少一者。
271.如實施例267至270中任一項所述之方法，其中所述至少一個共同特性包括尺寸、形狀、材料以及破碎程度中之至少一 者。
272.如實施例271所述之方法，其中所述尺寸包括長度及直徑中之至少一者。
273.如實施例267至272中任一項所述之方法，其中固體混合物包括所述多個矽藻矽藻殼部分。
274.如實施例273所述之方法，更包括減小所述固體混合物之粒子尺寸。
275.如實施例274所述之方法，其中減小所述固體混合物之粒子尺寸是在將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中之前進行。
276.如實施例274或275所述之方法，其中減小所述粒子尺寸包括研磨所述固體混合物。
277.如實施例276所述之方法，其中研磨所述固體混合物包括將研缽及研杵、罐磨機以及碎石機中之至少一者應用於所述固體混合物。
278.如實施例273至277中任一項所述之方法，更包括提取所述固體混合物之最長組分尺寸大於所述多個矽藻矽藻殼部分之最長矽藻殼部分尺寸之組分。
279.如實施例278所述之方法，其中提取所述固體混合物之所述組分包括篩分所述固體混合物。
280.如實施例279所述之方法，其中篩分所述固體混合物包括使用具有約15微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
281.如實施例279所述之方法，其中篩分所述固體混合物包 括使用具有約10微米至約25微米之目徑的篩子處理所述固體混合物。
282.如實施例267至281中任一項所述之方法，更包括揀選所述多個矽藻矽藻殼部分以使第一矽藻矽藻殼部分與第二矽藻矽藻殼部分分離，所述第一矽藻矽藻殼部分具有較大最長尺寸。
283.如實施例282所述之方法，其中所述第一矽藻矽藻殼部分包括多個未破碎的矽藻矽藻殼部分。
284.如實施例282或283所述之方法，其中所述第二矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
285.如實施例282至284中任一項所述之方法，其中揀選包括過濾所述多個矽藻矽藻殼部分。
286.如實施例285所述之方法，其中過濾包括干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結。
287.如實施例286所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括攪拌。
288.如實施例286或287所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括震盪。
289.如實施例286至288中任一項所述之方法，其中干擾所述多個矽藻矽藻殼部分之聚結包括起泡。
290.如實施例285至289中任一項所述之方法，其中過濾包括將篩子應用於所述多個矽藻矽藻殼部分。
291.如實施例290所述之方法，其中所述篩子具有約5微米至約10微米之目徑。
292.如實施例290所述之方法，其中所述篩子具有約7微米 之目徑。
293.如實施例267至292中任一項所述之方法，更包括獲得經洗滌之矽藻矽藻殼部分。
294.如實施例293所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後，使用清洗溶劑洗滌所述多個矽藻矽藻殼部分。
295.如實施例293或294所述之方法，其中獲得所述經洗滌之矽藻矽藻殼部分包括使用清洗溶劑洗滌具有所述至少一個共同特性之所述矽藻矽藻殼部分。
296.如實施例294或295所述之方法，更包括移除所述清洗溶劑。
297.如實施例296所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括在移除所述有機污染物及所述無機污染物中之至少一者後沈降所述多個矽藻矽藻殼部分。
298.如實施例296或297所述之方法，其中移除所述清洗溶劑包括沈降具有所述至少一個共同特性之所述多個矽藻矽藻殼部分。
299.如實施例297或298所述之方法，其中沈降包括離心。
300.如實施例299所述之方法，其中離心包括應用適於大規模處理之離心機。
301.如實施例300所述之方法，其中離心包括應用盤式堆疊離心機、傾析離心機以及管式離心機中之至少一者。
302.如實施例295至301中任一項所述之方法，其中所述分散溶劑及所述清洗溶劑中之至少一者包括水。
303.如實施例269至302中任一項所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中及將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述界面活性劑中之至少一者包括音波處理所述多個矽藻矽藻殼。
304.如實施例267至303中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括陽離子界面活性劑。
305.如實施例304所述之方法，其中所述陽離子界面活性劑包括氯化苄烷銨、西曲溴銨、月桂基甲基葡糖醚-10羥丙基二甲基氯化銨、苄索氯銨、博尼杜克、二甲基二(十八烷基)氯化銨以及氫氧化四甲基銨中之至少一者。
306.如實施例267至305中任一項所述之方法，其中所述界面活性劑包括非離子界面活性劑。
307.如實施例306所述之方法，其中所述非離子界面活性劑包括鯨蠟醇、硬脂醇、鯨蠟硬脂醇、油醇、聚氧乙二醇烷基醚、辛乙二醇單十二醚、糖苷烷基醚、癸基糖苷、聚氧乙二醇辛酚醚、辛酚乙氧基化物(Triton X-100TM)、壬苯醇醚-9、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯以及泊洛沙姆中之至少一者。
308.如實施例267至307中任一項所述之方法，更包括將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中。
309.如實施例308所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中之前進行。
310.如實施例308所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中是在將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面 活性劑中之後進行。
311.如實施例308所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼分散於添加劑組分中與將所述多個矽藻矽藻殼分散於所述界面活性劑中至少部分同時發生。
312.如實施例308至311中任一項所述之方法，其中所述添加劑組分包括氯化鉀、氯化銨、氫氧化銨以及氫氧化鈉中之至少一者。
313，如實施例269至312中任一項所述之方法，其中將所述多個矽藻矽藻殼部分分散於所述分散溶劑中包括獲得包括約1重量百分比至約5重量百分比之所述多個矽藻矽藻殼部分之分散液。
314.如實施例270至313中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括在漂白劑存在下加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
315.如實施例314所述之方法，其中所述漂白劑包括過氧化氫及硝酸中之至少一者。
316.如實施例315所述之方法，其中加熱包括在包括範圍為約10體積百分比至約20體積百分比之量的過氧化氫的溶液中加熱所述多個矽藻矽藻殼部分。
317.如實施例314至316中任一項所述之方法，其中加熱包括加熱所述多個矽藻矽藻殼部分約5分鐘至約15分鐘之持續時間。
318.如實施例270至317中任一項所述之方法，其中移除所述有機污染物包括將所述多個矽藻矽藻殼部分退火。
319.如實施例270至318中任一項所述之方法，其中移除所 述無機污染物包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與鹽酸及硫酸中之至少一者組合。
320.如實施例319所述之方法，其中組合包括將所述多個矽藻矽藻殼部分混合於包括約15體積百分比至約25體積百分比之鹽酸的溶液中。
321.如實施例320所述之方法，其中所述混合持續約20分鐘至約40分鐘。
322.一種在矽藻矽藻殼部分上形成銀奈米結構之方法，所述方法包括：在所述矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層；及在所述晶種層上形成奈米結構。
323.如實施例322所述之方法，其中所述奈米結構包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
324.如實施例322或323所述之方法，其中所述奈米結構包括銀。
325.如實施例322至324中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及所述矽藻矽藻殼部分。
326.如實施例325所述之方法，其中應用所述循環加熱方案包括應用循環微波功率。
327.如實施例326所述之方法，其中應用所述循環微波功率包括使微波功率在約100瓦與500瓦之間交替。
328.如實施例327所述之方法，其中交替包括每分鐘交替所 述微波功率。
329.如實施例327或328所述之方法，其中交替包括交替所述微波功率持續約30分鐘。
330.如實施例327或328所述之方法，其中交替包括交替所述微波功率持續約20分鐘至約40分鐘。
331.如實施例322至330中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括使所述矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。
332.如實施例331所述之方法，其中所述晶種層溶液包括所述第一銀供給組分及晶種層還原劑。
333.如實施例332所述之方法，其中所述晶種層還原劑為晶種層溶劑。
334.如實施例333所述之方法，其中所述晶種層還原劑及所述晶種層溶劑包括聚乙二醇。
335.如實施例331所述之方法，其中所述晶種層溶液包括所述第一銀供給組分、晶種層還原劑以及晶種層溶劑。
336.如實施例331至335中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層更包括使所述矽藻矽藻殼部分與所述晶種層溶液混合。
337.如實施例336所述之方法，其中混合包括超音波處理。
338.如實施例337所述之方法，其中所述晶種層還原劑包括N,N-二甲基甲醯胺，所述第一銀供給組分包括硝酸銀，且所述晶種層溶劑包括水及聚乙烯吡咯啶酮中之至少一者。
339.如實施例322至338中任一項所述之方法，其中形成所述奈米結構包括使所述矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組 合。
340.如實施例339所述之方法，其中形成所述奈米結構更包括在使所述矽藻矽藻殼部分與所述奈米結構形成還原劑組合後，加熱所述矽藻矽藻殼部分。
341.如實施例340所述之方法，其中加熱包括加熱至約120℃至約160℃之溫度。
342.如實施例340或341所述之方法，其中形成所述奈米結構更包括使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定所述矽藻矽藻殼部分。
343.如實施例342所述之方法，其中形成所述奈米結構更包括在使用所述滴定溶液滴定所述矽藻矽藻殼部分後混合。
344.如實施例339至343中任一項所述之方法，其中所述晶種層還原劑及所述奈米結構形成還原劑中之至少一者包括肼、甲醛、葡萄糖、酒石酸鈉、草酸、甲酸、抗壞血酸以及乙二醇中之至少一者。
345.如實施例342至344中任一項所述之方法，其中所述第一銀供給組分及所述第二銀供給組分中之至少一者包括銀鹽及氧化銀中之至少一者。
346.如實施例345所述之方法，其中所述銀鹽包括硝酸銀及氨硝酸銀、氯化銀(AgCl)、氰化銀(AgCN)、四氟硼酸銀、六氟磷酸銀以及乙硫酸銀中之至少一者。
347.如實施例322至346中任一項所述之方法，其中形成所述奈米結構是在減少氧化物形成之環境中。
348.如實施例347所述之方法，其中所述環境包括氬氣氛圍。
349.如實施例342至348中任一項所述之方法，其中所述晶種層溶劑及所述奈米結構形成溶劑中之至少一者包括丙二醇、水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、辛醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇、環己醇、環戊醇、萜品醇、丁內酯；甲基乙基醚、乙醚、乙基丙基醚、聚醚、二酮、環己酮、環戊酮、環庚酮、環辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙醯丙酮、苯乙酮、環丙酮、異佛酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、己二酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯、碳酸丙烯酯、甘油、二醇、三醇、四醇、五醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、己二醇、對薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、四甲基脲、N-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、二甲亞碸、亞硫醯氯以及硫醯氯中之至少一者。
350.如實施例322至349中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括破碎的矽藻矽藻殼部分。
351.如實施例322至349中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。
352.如實施例322至351中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分是經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。
353.如實施例352所述之方法，其中所述製程包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中 之至少一者。
354.一種在矽藻矽藻殼部分上形成鋅氧化物奈米結構之方法，所述方法包括：在所述矽藻矽藻殼部分之表面上形成鋅氧化物晶種層；及在所述鋅氧化物晶種層上形成奈米結構。
355.如實施例354所述之方法，其中所述奈米結構包括奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
356.如實施例354或355所述之方法，其中所述奈米結構包括鋅氧化物。
357.如實施例354至356中任一項所述之方法，其中形成所述鋅氧化物晶種層包括加熱第一鋅供給組分及所述矽藻矽藻殼部分。
358.如實施例357所述之方法，其中加熱所述第一鋅供給組分及所述矽藻矽藻殼部分包括加熱至範圍為約175℃至約225℃之溫度。
359.如實施例354至358中任一項所述之方法，其中形成所述奈米結構包括在包括第二鋅供給組分之奈米結構形成溶液存在下，將加熱方案應用於具有所述鋅氧化物晶種層之所述矽藻矽藻殼部分。
360.如實施例359所述之方法，其中所述加熱方案包括加熱至奈米結構形成溫度。
361.如實施例360所述之方法，其中所述奈米結構形成溫度為約80℃至約100℃。
362.如實施例360或361所述之方法，其中所述加熱持續約一小時至約三小時。
363.如實施例359至362中任一項所述之方法，其中所述加熱方案包括應用循環加熱程序。
364.如實施例363所述之方法，其中所述循環加熱程序包括在總循環加熱持續時間內，將微波加熱應用於具有所述鋅氧化物晶種層之所述矽藻矽藻殼部分維持加熱持續時間且隨後關閉所述微波加熱維持冷卻持續時間。
365.如實施例364所述之方法，其中所述加熱持續時間為約1分鐘至約5分鐘。
366.如實施例364或365所述之方法，其中所述冷卻持續時間為約30秒至約5分鐘。
367.如實施例364至366中任一項所述之方法，其中所述總循環加熱持續時間為約5分鐘至約20分鐘。
368.如實施例364至367中任一項所述之方法，其中應用所述微波加熱包括應用約480瓦至約520瓦之微波功率。
369.如實施例364至367中任一項所述之方法，其中應用所述微波加熱包括應用約80瓦至約120瓦之微波功率。
370.如實施例359至369中任一項所述之方法，其中所述第一鋅供給組分及所述第二鋅供給組分中之至少一者包括乙酸鋅、乙酸鋅水合物、硝酸鋅、硝酸鋅六水合物、氯化鋅、硫酸鋅以及鋅酸鈉中之至少一者。
371.如實施例359至370中任一項所述之方法，其中所述奈米結構形成溶液包括鹼。
372.如實施例371所述之方法，其中所述鹼包括氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨、氫氧化鋰、六亞甲基四胺、氨溶液、碳酸鈉以及乙二胺中之至少一者。
373.如實施例354至372中任一項所述之方法，其中形成所述奈米結構更包括添加添加劑組分。
374.如實施例373所述之方法，其中所述添加劑組分包括三丁胺、三乙胺、三乙醇胺、二異丙胺、磷酸銨、1,6-己二醇、三乙基二乙醇、異丙胺、環己胺、正丁胺、氯化銨、六亞甲基四胺、乙二醇、乙醇胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉、溴化十六烷基三甲銨以及尿素中之至少一者。
375.如實施例359至374中任一項所述之方法，其中所述奈米結構形成溶液及鋅氧化物晶種層形成溶液中之至少一者包括溶劑，所述溶劑包括丙二醇、水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、辛醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、四氫糠醇、環己醇、環戊醇、萜品醇、丁內酯；甲基乙基醚、乙醚、乙基丙基醚、聚醚、二酮、環己酮、環戊酮、環庚酮、環辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙醯丙酮、苯乙酮、環丙酮、異佛酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、己二酸二甲酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、戊二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯、碳酸丙烯酯、甘油、二醇、三醇、四醇、五醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇醚、乙二醇醚乙酸酯、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、己二醇、對薄荷烷-3,8-二 醇、2-甲基-2,4-戊二醇、四甲基脲、N-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、二甲亞碸、亞硫醯氯以及硫醯氯中之至少一者。
376.如實施例354至375中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括破碎的矽藻矽藻殼部分。
377.如實施例354至375中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。
378.如實施例354至375中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分是經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。
379.如實施例378所述之方法，其中所述製程包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
380.一種在矽藻矽藻殼部分上形成碳奈米結構之方法，所述方法包括： 在所述矽藻矽藻殼部分之表面上形成金屬晶種層；及 在所述晶種層上形成碳奈米結構。
381.如實施例380所述之方法，其中所述碳奈米結構包括碳奈米管。
382.如實施例381所述之方法，其中所述碳奈米管包括單壁碳奈米管及多壁碳奈米管中之至少一者。
383.如實施例380至382中任一項所述之方法，其中形成所述金屬晶種層包括噴塗所述矽藻矽藻殼部分之表面。
384.如實施例380至383中任一項所述之方法，其中形成所述金屬晶種層包括將所述矽藻矽藻殼部分之表面引入包括所述金 屬之液體、包括所述金屬之氣體以及包括金屬之固體中之至少一者中。
385.如實施例380至384中任一項所述之方法，其中形成所述碳奈米結構包括使用化學氣相沈積。
386.如實施例380至385中任一項所述之方法，其中形成所述碳奈米結構包括在將所述矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成碳氣體後，將所述矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成還原氣體。
387.如實施例380至385中任一項所述之方法，其中形成所述碳奈米結構包括在將所述矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成碳氣體之前，將所述矽藻矽藻殼部分暴露於奈米結構形成還原氣體。
388.如實施例380至385中任一項所述之方法，其中形成所述碳奈米結構包括將所述矽藻矽藻殼部分暴露於包括奈米結構形成還原氣體及奈米結構形成碳氣體之奈米結構形成氣體混合物。
389.如實施例388所述之方法，其中所述奈米結構形成氣體混合物更包括中性氣體。
390.如實施例389所述之方法，其中所述中性氣體包括氬氣。
391.如實施例380至390中任一項所述之方法，其中所述金屬包括鎳、鐵、鈷、鈷-鉬雙金屬、銅、金、銀、鉑、鈀、錳、鋁、鎂、鉻、銻、鋁-鐵-鉬、五羰基鐵、硝酸鐵(III)六水合物、氯化鈷(H)六水合物、鉬酸銨四水合物、二氯二氧化鉬(VI)以及氧化鋁奈米粉末中之至少一者。
392.如實施例286至391中任一項所述之方法，其中所述奈米結構形成還原氣體包括氨氣、氮氣以及氫氣中之至少一者。
393.如實施例286至392中任一項所述之方法，其中所述奈米結構形成碳氣體包括乙炔、乙烯、乙醇、甲烷、碳氧化物以及苯中之至少一者。
394.如實施例380至393中任一項所述之方法，其中形成所述金屬晶種層包括形成銀晶種層。
395.如實施例394所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括在所述矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀奈米結構。
396.如實施例380至395中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括破碎的矽藻矽藻殼部分。
397.如實施例380至395中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分包括未破碎的矽藻矽藻殼部分。
398.如實施例380至397中任一項所述之方法，其中所述矽藻矽藻殼部分是經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。
399.如實施例398所述之方法，其中所述製程包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
400.一種製造銀墨水之方法，所述方法包括： 組合紫外光敏感組分及多個矽藻矽藻殼部分，在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
401.如實施例400所述之方法，更包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層。
402.如實施例400或401所述之方法，更包括在所述晶種層上形成所述銀奈米結構。
403.如實施例400至402中任一項所述之方法，其中所述多 個矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
404.如實施例400至403中任一項所述之方法，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個矽藻矽藻殼片。
405.如實施例400至404中任一項所述之方法，其中所述銀墨水在固化後可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中。
406.如實施例400至405中任一項所述之方法，其中所述多個穿孔中之至少一者包括約250奈米至約350奈米之直徑。
407.如實施例400至406中任一項所述之方法，其中所述銀奈米結構包括約10奈米至約500奈米之厚度。
408.如實施例400至407中任一項所述之方法，其中所述銀墨水包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽藻矽藻殼。
409.如實施例401至408中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括在所述多個穿孔內之表面上形成所述銀晶種層，以形成多個鍍銀晶種之穿孔。
410.如實施例401至409中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成所述銀晶種層。
411.如實施例402至410中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構包括在所述多個穿孔內之表面上形成所述銀奈米結構，以形成多個鍍銀奈米結構之穿孔。
412.如實施例402至411中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成所述銀奈米結構。
413.如實施例400至412中任一項所述之方法，其中所述紫外光敏感組分對波長比所述多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。
414.如實施例411至413中任一項所述之方法，其中所述紫外光敏感組分對波長比所述多個鍍銀晶種之穿孔及所述多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的光輻射敏感。
415.如實施例400至414中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與光起始增效劑組合。
416.如實施例415所述之方法，其中所述光起始增效劑包括乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
417.如實施例400至416中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與光起始劑組合。
418.如實施例417所述之方法，其中所述光起始劑包括2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
419.如實施例400至418中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與極性乙烯單體組合。
420.如實施例419所述之方法，其中所述極性乙烯單體包括N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
421.如實施例400至420中任一項所述之方法，更包括使所 述多個矽藻矽藻殼部分與流變改質劑組合。
422.如實施例400至421中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與交聯劑組合。
423.如實施例400至422中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與流動及調平劑組合。
424.如實施例400至423中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者組合。
425.如實施例400至424中任一項所述之方法，其中所述銀奈米結構包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
426.如實施例401至425中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及所述多個矽藻矽藻殼部分。
427.如實施例401至426中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括使所述矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。
428.如實施例427所述之方法，其中所述晶種層溶液包括所述第一銀供給組分及晶種層還原劑。
429.如實施例402至428中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構包括使所述矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合。
430.如實施例429所述之方法，其中形成所述銀奈米結構更包括在使所述矽藻矽藻殼部分與所述奈米結構形成還原劑組合後，加熱所述矽藻矽藻殼部分。
431.如實施例402至430中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構更包括使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定所述矽藻矽藻殼部分。
432.如實施例400至431中任一項所述之方法，其中所述多個矽藻矽藻殼部分是經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。
433.如實施例432所述之方法，其中所述製程包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
434.一種導電銀墨水，包括：紫外光敏感組分；及多個矽藻矽藻殼部分，在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
435.如實施例434所述之導電銀墨水，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
436.如實施例434或435所述之導電銀墨水，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個矽藻矽藻殼片。
437.如實施例434至436中任一項所述之導電銀墨水，其中所述銀墨水在固化後可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中。
438.如實施例434至437中任一項所述之導電銀墨水，其中所述多個穿孔中之至少一者包括約250奈米至約350奈米之直徑。
439.如實施例434至438中任一項所述之導電銀墨水，其中所述銀奈米結構包括約10奈米至約500奈米之厚度。
440.如實施例434至439中任一項所述之導電銀墨水，其中 所述銀墨水包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽藻矽藻殼。
441.如實施例434至440中任一項所述之導電銀墨水，其中所述多個穿孔中之至少一者包括具有銀奈米結構之表面。
442.如實施例434至441中任一項所述之導電銀墨水，其中所述多個穿孔中之至少一者包括具有銀晶種層之表面。
443.如實施例434至442中任一項所述之導電銀墨水，其中所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面包括銀奈米結構。
444.如實施例434至443中任一項所述之導電銀墨水，其中所述紫外光敏感組分對波長比所述多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。
445.如實施例434至444中任一項所述之導電銀墨水，其中所述導電銀墨水可藉由紫外輻射固化。
446.如實施例445所述之導電銀墨水，其中所述銀墨水為可固化的，在固化後可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中。
447.如實施例445或446所述之導電銀墨水，其中所述多個穿孔具有經組態以允許所述紫外輻射通過所述多個矽藻矽藻殼部分之尺寸。
448.如實施例434至447中任一項所述之導電銀墨水，其中所述導電銀墨水可熱固化。
449.如實施例434至448中任一項所述之導電銀墨水，其中所述紫外光敏感組分包括光起始增效劑。
450.如實施例449所述之導電銀墨水，其中所述光起始增效劑包括乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙 氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
451.如實施例434至450中任一項所述之導電銀墨水，其中所述紫外光敏感組分包括光起始劑。
452.如實施例451所述之導電銀墨水，其中所述光起始劑包括2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
453.如實施例434至452中任一項所述之導電銀墨水，其中所述紫外光敏感組分包括極性乙烯單體。
454.如實施例453所述之導電銀墨水，其中所述極性乙烯單體包括N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
455.如實施例434至454中任一項所述之導電銀墨水，更包括流變改質劑、交聯劑、流動及調平劑、黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者。
456.如實施例434至455中任一項所述之導電銀墨水，其中所述銀奈米結構包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
457.一種製造銀膜之方法，所述方法包括： 固化包括紫外光敏感組分及多個矽藻矽藻殼部分之混合物，在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
458.如實施例457所述之方法，更包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之表面上形成銀晶種層。
459.如實施例457或458所述之方法，更包括在所述晶種層 上形成所述銀奈米結構。
460.如實施例457至459中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合以形成銀墨水。
461.如實施例457至460中任一項所述之方法，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
462.如實施例457至461中任一項所述之方法，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個矽藻矽藻殼片。
463.如實施例460至462中任一項所述之方法，其中所述銀墨水在固化後可沈積於具有約5微米至約15微米厚度之層中。
464.如實施例457至463中任一項所述之方法，其中所述多個穿孔中之至少一者包括約250奈米至約350奈米之直徑。
465.如實施例457至464中任一項所述之方法，其中所述銀奈米結構包括約10奈米至約500奈米之厚度。
466.如實施例460至465中任一項所述之方法，其中所述銀墨水包括在約50重量百分比至約80重量百分比之範圍內之量的矽藻矽藻殼。
467.如實施例458至466中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括在所述多個穿孔內之表面上形成所述銀晶種層，以形成多個鍍銀晶種之穿孔。
468.如實施例458至467中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成所述銀晶種層。
469.如實施例459至468中任一項所述之方法，其中形成所 述銀奈米結構包括在所述多個穿孔內之表面上形成所述銀奈米結構，以形成多個鍍銀奈米結構之穿孔。
470.如實施例459至469中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構包括在所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面上形成所述銀奈米結構。
471.如實施例457至470中任一項所述之方法，其中固化所述混合物包括將所述混合物曝露於波長比所述多個穿孔之尺寸短的紫外光。
472.如實施例469至471中任一項所述之方法，其中固化所述混合物包括將所述混合物曝露於波長比所述多個鍍銀晶種之穿孔及所述多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的紫外光。
473.如實施例457至472中任一項所述之方法，其中固化所述混合物包括熱固化所述混合物。
474.如實施例457至473中任一項所述之方法，其中所述紫外光敏感組分對波長比所述多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。
475.如實施例469至474中任一項所述之方法，其中所述紫外光敏感組分對波長比所述多個鍍銀晶種之穿孔及所述多個鍍銀奈米結構之穿孔中的至少一者的尺寸短的光輻射敏感。
476.如實施例460至475中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與光起始增效劑組合。
477.如實施例476所述之方法，其中所述光起始增效劑包括乙氧基化己二醇丙烯酸酯、丙氧基化己二醇丙烯酸酯、乙氧基化 三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯以及丙烯酸胺中之至少一者。
478.如實施例460至477中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與光起始劑組合。
479.如實施例478所述之方法，其中所述光起始劑包括2-甲基-1-(4-甲硫基)苯基-2-嗎啉基-1-丙酮及異丙基硫雜蒽酮中之至少一者。
480.如實施例460至479中任一項所述之方法，其中使所述多個矽藻矽藻殼部分與所述紫外光敏感組分組合包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與極性乙烯單體組合。
481.如實施例480所述之方法，其中所述極性乙烯單體包括N-乙烯基-吡咯啶酮及N-乙烯基己內醯胺中之至少一者。
482.如實施例457至481中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與流變改質劑組合。
483.如實施例457至482中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與交聯劑組合。
484.如實施例457至483中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與流動及調平劑組合。
485.如實施例457至484中任一項所述之方法，更包括使所述多個矽藻矽藻殼部分與黏合增強劑、濕潤劑以及降黏劑中之至少一者組合。
486.如實施例457至485中任一項所述之方法，其中所述銀奈米結構包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈 米帶以及奈米盤中之至少一者。
487.如實施例458至486中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括將循環加熱方案應用於第一銀供給組分及所述多個矽藻矽藻殼部分。
488.如實施例458至487中任一項所述之方法，其中形成所述銀晶種層包括使所述矽藻矽藻殼部分與晶種層溶液組合。
489.如實施例488所述之方法，其中所述晶種層溶液包括所述第一銀供給組分及晶種層還原劑。
490.如實施例459至489中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構包括使所述矽藻矽藻殼部分與奈米結構形成還原劑組合。
491.如實施例490所述之方法，其中形成所述銀奈米結構更包括在使所述矽藻矽藻殼部分與所述奈米結構形成還原劑組合後，加熱所述矽藻矽藻殼部分。
492.如實施例459至491中任一項所述之方法，其中形成所述銀奈米結構更包括使用包括奈米結構形成溶劑及第二銀供給組分之滴定溶液滴定所述矽藻矽藻殼部分。
493.如實施例457至492中任一項所述之方法，其中所述多個矽藻矽藻殼部分是經由矽藻矽藻殼部分分離製程來獲得。
494.如實施例493所述之方法，其中所述製程包括使用界面活性劑減少多個矽藻矽藻殼部分的聚結及使用盤式堆疊離心機中之至少一者。
495.一種導電銀薄膜，包括：多個矽藻矽藻殼部分，在所述多個矽藻矽藻殼部分之每一者 之表面上具有銀奈米結構，所述表面包括多個穿孔。
496.如實施例495所述之導電銀薄膜，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個破碎的矽藻矽藻殼部分。
497.如實施例495或496所述之導電銀薄膜，其中所述多個矽藻矽藻殼部分包括多個矽藻矽藻殼片。
498.如實施例495至497中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述多個穿孔中之至少一者包括約250奈米至約350奈米之直徑。
499.如實施例495至498中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述銀奈米結構包括約10奈米至約500奈米之厚度。
500.如實施例495至499中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述多個穿孔中之至少一者包括具有銀奈米結構之表面。
501.如實施例495至500中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述多個穿孔中之至少一者包括具有銀晶種層之表面。
502.如實施例495至501中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述多個矽藻矽藻殼部分之實質上所有表面包括銀奈米結構。
503.如實施例495至502中任一項所述之導電銀薄膜，其中所述銀奈米結構包括塗層、奈米線、奈米板、奈米粒子之緻密陣列、奈米帶以及奈米盤中之至少一者。
504.如實施例495至503中任一項所述之導電銀薄膜，更包括黏合劑樹脂。
雖然已在某些實施例及實例之情形中揭露本發明，但熟習此項技術者應瞭解，本發明擴展超出特定所揭露之實施例而涵蓋其他替代實施例及/或本發明之用途以及其明顯改變及等效物。此外，雖然已展示且詳細描述本發明之實施例的若干變化，但熟 習此項技術者基於本揭露內容應易於明瞭屬於本發明之範疇內的其他改變。亦考量了可進行實施例之特定特徵及態樣的不同組合或子組合，且其仍屬於本發明之範疇內。應瞭解，所揭露之實施例的不同特徵及態樣可彼此組合或相互替代，以便形成所揭露之本發明之實施例的不同模式。因此，意圖本文中所揭露之本發明之範疇不應由上述之特定實施例限制。
本文中所提供之標題(若存在)僅為方便起見，且不一定影響本文中所揭露之裝置及方法的範疇或含義。

Claims (20)

  1. 一種印刷能量儲存裝置，包括：陰極；以及陽極；其中所述陰極與所述陽極中之至少一者包含矽藻殼，且其中所述矽藻殼包括表面改質結構，所述表面改質結構包括電極活性材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述矽藻殼具有均一的性質，所述均一的性質包含矽藻殼形狀、矽藻殼尺寸、矽藻殼孔隙率、矽藻殼機械強度、矽藻殼材料以及矽藻殼破碎程度中之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述表面改質結構覆蓋所述矽藻殼之所有表面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述表面改質結構包括導電材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述表面改質結構包括半導體材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述表面改質結構包括鋅氧化物奈米結構。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述表面改質結構包括碳奈米結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之能量儲存裝置，其中所述表面改質結構包括介於10奈米至500奈米之間的厚度。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之印刷能量儲存裝置，更包括在所述陰極與所述陽極之間的分離器，所述分離器包括：矽藻殼；電解質；以及聚合物，其中所述分離器為電絕緣的。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之能量儲存裝置，其中所述分離器的所述矽藻殼不包括表面改質結構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之能量儲存裝置，其中所述分離器的所述矽藻殼具有均一的性質。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之印刷能量儲存裝置，其中所述分離器的所述矽藻殼的所述均一的性質包含矽藻殼形狀、矽藻殼尺寸、矽藻殼孔隙率、矽藻殼機械強度、矽藻殼材料以及矽藻殼破碎程度中之至少一者。
  13. 一種用於印刷薄膜之墨水，包括：溶劑；聚合物與聚合物前驅體中的至少一者，位於所述溶劑中；以及分散於所述溶劑中之矽藻殼，其中所述矽藻殼包括表面改質結構，所述表面改質結構包括電極活性材料，且其中所述墨水用以印刷以形成印刷薄膜或包括所述印刷薄膜的能量儲存裝置的電極。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之用於印刷薄膜之墨水，其中所述矽藻殼包括多個破碎的矽藻殼部分，所述多個破碎的矽藻殼部分各自包括多個穿孔。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之用於印刷薄膜之墨水，其中所述多個破碎的矽藻殼部分更包括金屬奈米結構，其中所述金屬奈米結構包括在所述破碎的矽藻殼部分之表面上的銀奈米結構。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之用於印刷薄膜之墨水，其中所述多個穿孔中之至少一者包括具有銀奈米結構之表面。
  17. 如申請專利範圍第15項或第16項所述之用於印刷薄膜之墨水，更包括紫外光敏感聚合物前驅體。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於印刷薄膜之墨水，其中所述紫外光敏感聚合物前驅體對波長比所述多個穿孔之尺寸短的光輻射敏感。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之用於印刷薄膜之墨水，其中所述表面改質結構包含碳奈米管及鋅氧化物奈米結構中之至少一者。
  20. 一種能量儲存裝置，包括在所述能量儲存裝置的電極之間的分離器，所述分離器包括：矽藻殼；電解質；以及聚合物，其中所述矽藻殼具有均一的性質，所述均一的性質包含矽藻殼孔隙率、矽藻殼機械強度、矽藻殼材料以及矽藻殼破碎程度中之至少一者。
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