Инженеры напечатали на 3D-принтере крошечную батарейку

3D-печать продолжает менять нашу жизнь. Теперь 3D-принтер можно использовать для печати крошечных литий-ионных батарей размером с песчинку. Ученым из Гарвардского университета и Университета штата Иллинойс удалось напечатать аккумулятор не толще человеческого волоса, но энергии в нем достаточно, чтобы питать электроприборы. Такой аккумулятор может питать энергией крошечные устройства, и он крайне необходим в разных сферах - от медицины до связи.

За последние несколько лет инженеры всего мира разработали немало миниатюрных устройств - летающих роботов-мух, медицинские чипы, маленькие камеры и многое другое. Но подавляющее большинство этих изобретений так и остались лишь лабораторными образцами - все из-за отсутствия подходящего аккумулятора. Для таких устройств нужна не только маленькая, но еще и энергоемкая батарейка, иначе все полезные изобретения теряют смысл. Но теперь, кажется, проблема решена. Группа исследователей не только рассказала, но и показала, как именно напечатать полноценный литий-ионный аккумулятор на 3D-принтере.

Миниатюрная батарейка может существенно изменить подход к дизайну устройств - теперь они могут быть не просто маленькими, а крохотными

Работа была сложной. Во-первых, ученым требовалось создать трехмерную модель крошечного аккумулятора с нуля, а во-вторых, необходимо было также разработать специальные "чернила" для печати. Как видим, задуманное удалось. Ученые разработали широкий спектр функциональных чернил с полезными химическими и электрическими свойствами. И они использовали эти чернила для создания точных структур с теми электронными, оптическими, механическими и биологическими свойствами, которые были нужны.

Исследователи из Гарварда и Университета Иллинойса впервые создали новый тип краски, как раз для их аккумулятора. Обычная краска для 3D-принтеров должна обладать двумя свойствами: аккуратно поступать из картриджа и очень быстро застывать в заданном виде. Но в данном случае добавились дополнительные требования. Чернила должны были работать как электрохимически активные материалы для создания анодов и катодов. Кроме того, они должны были моментально застывать, образуя тонкие слои, как в случае с промышленным производством аккумуляторов. Для этого исследователи создали для анода чернила с наночастицами одного соединения оксида лития, а для катода - из наночастиц другого соединения. Принтер выдавливал чернила из двух тонких сопел и создавал при этом тесное переплетение анодов и катодов - как того требовали условия.

После этого ученые измерили количество энергии, которую выдавал напечатанный аккумулятор. По словам исследователей, характеристики их продукта сопоставимы с характеристиками коммерческих батарей с точки зрения жизненного цикла. То есть, они создали такую же батарею, как на крупных фабриках, просто очень маленькую. Кстати, ученые не исключают, что разработанные ими специальные чернила найдут применение не только при печати аккумуляторов, но и для изготовления других миниатюрных приборов. Разработчики полны оптимизма, и готовы продвигать свое детище на рынке.