Cercetatorii au descoperit o noua intrebuintare pentru imprimanta 3D, producerea de acumulatori litiu-ion de marimea unui bob de nisip. Acumulatorii ar putea permite intr-o zi dezvoltarea de implanturi medicale miniaturizate, electronice compacte sau roboti minusculi.
Tehnologia de printare 3D, dezvoltata de cercetatorii de la Universitatile Harvard si Illinois, a fost capabila sa produca gramezi intertesute de electorzi minusculi de acumulatori, fiecare dintre ei mai mici decat latimea unui fir de par.
Cercetatorii vad microacumulatorii ca pe o posibila sursa de energie electrica pentru dispozitivele foarte mici, care ar putea fi utilizate in domenii variind de la medicina la comunicare. Bateriile pot ajuta, de asemenea, in utilizarea avansata a nanotehnologiei, domeniu care a stagnat din cauza lipsei unei baterii minuscule, dar suficient de puternice pentru a se potrivi intr-un dispozitiv, cum ar fi un implant medical miniaturizat.
Rezultatele studiului au fost publicate online in ziarul Advanced Materials.
„Nu numai ca am demonstrat pentru prima data ca putem imprima 3D o baterie, dar am demonstrat acest lucru in cel mai rigusos mod”, a declarat Jennifer Lewis, autoarea principala al studiului si profesor de inginerie biologica de la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).
Lewis a condus proectul din pozitia sa anterioara detinuta la Universitatea din Illinois, in colaborare cu Shen Dillon, profesor asistent de Stiinta si Ingineria Materialelor.
Dispozitivele nano inventate in ultimii ani includ implanturi medicale, roboti-insecte si camere si microfoane minuscule care se pot monta pe o pereche de ochelari.
„De multe ori bateriile care le alimenteaza sunt la fel de mari sau mai mari decat dispozitivele in sine, ceea ce face inutila constructia de dispozitive minuscule,” au declarat cei de la Harvard intr-un comunicat de presa. Pentru a rezolva aceasta problema, producatorii sedimentau in mod traditional filmele subtiri de materiale solide pentru a construi electrozi.
Insa, datorita designului ultra-subtire, microbateriile in stare solida nu aveau suficienta putere pentru a alimenta dispozitivele in miniautura.
Cercetatorii de la Harvard au descoperit ca pot crea gramezi de electrozi ultrasubtiri prin utilizarea imprimantelor 3D, care au reprodus desene tridimensionale de pe calculator. Imprimantele au depus straturi succesive de cerneluri pentru a construi bateriile, proces similar cu asezarea cartilor de joc una peste alta.
Echipa lui Lewis a conceput o gama larga de cerneluri functionale, care au diferite proprietati electrice si chimice.
Pentru a crea microbateriile, imprimanta personalizata 3D scoate cernelurile printr-o duza de aproximativ 30 de microni – mai ingusta decat un fir de par uman.
Aceste cerneluri se solidifica pentru a crea anodul (rosu) si catodul (violet) bateriei, strat dupa strat. Apoi electrozii sunt cuprinsi intr-o carcasa (verde), iar solutia de electrolit este adaugata pentru a crea o microbaterie functionala.
„Performanta electrochimica este comparabila cu cea a unei cu baterii comerciale in ceea ce priveste incarcarea si descarcarea, durata de viata si densitatea energiei. Doar ca am fost capabili sa realizam acest lucru pe o scara mult mai mica”, a spus Dillon, co-autor al studiului.
