Μπαταρίες μεγέθους κόκκου άμμου χάρη στην τρισδιάστατη εκτύπωση

Μικροσκοπικές μπαταρίες lithium-ion, μεγέθους κόκκου άμμου, κατασκεύασαν επιστήμονες του Χάρβαρντ και του University of Illinois at Urbana Champaign, μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης. Τέτοιες μπαταρίες- «νάνοι» θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτρονικές μικροσυσκευές, όπως εμφυτεύματα και μικροσκοπικά ρομπότ. Της ομάδας ηγήθηκε η Τζένιφερ Λιούις του Χάρβαρντ. Για τους σκοπούς του προγράμματος αναπτύχθηκαν ειδικά «μελάνια», με τις σωστές ηλεκτροχημικές ιδιότητες, που θα στερεοποιούνταν αμέσως μετά την έγχυσή τους. Επίσης, κατασκευάστηκε και ένας ειδικός τρισδιάστατος εκτυπωτής, που θα ήταν σε θέση να απελευθερώσει τα μελάνια μέσω μίας πολύ στενής οπής...

Τα μελάνια στερεοποιήθηκαν σε διαπλεκόμενες στοίβες ηλεκτροδίων, πάχους μικρότερου από αυτού μίας ανθρώπινης τρίχας. Στη συνέχεια, με τον «σκελετό» της μπαταρίας να έχει σχηματιστεί, τα ηλεκτρόδια καλύφθηκαν από διάλυμα ηλεκτρολυτών. Όπως έδειξαν οι δοκιμές, οι επιδόσεις των εν λόγω «μικρομπαταριών» είναι αντίστοιχες αυτών που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή στο εμπόριο.

«Δεν αποδείξαμε απλά για πρώτη φορά ότι μπορούμε να εκτυπώσουμε τρισδιάστατα μία μπαταρία, αλλά το κάναμε και με τον πιο απαιτητικό τρόπο» είπε σχετικά η Λιούις. Μέχρι τώρα, οι κατασκευαστές προσπαθούσαν να κατασκευάσουν μικρομπαταρίες χρησιμοποιώντας λεπτές ταινίες στερεών υλικών, ωστόσο η ενέργεια που παρείχαν ήταν περιορισμένη.

Η προσέγγιση της ομάδας της Λιούις είναι καινοτόμα, καθώς έχει να κάνει με στοίβες ηλεκτροδίων που μπλέκονται μεταξύ τους- κάτι που μπορεί να γίνει μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης.

«Τα πρωτοποριακά σχέδια ʽμελανιώνʼ της Τζένιφερ επεκτείνουν δραματικά τις πρακτικές χρήσεις της τρισδιάστατης εκτύπωσης, και ταυτόχρονα ανοίγουν νέες δυνατότητες σμίκρυνσης κάθε τύπου συσκευών, ιατρικών και μη. Είναι φοβερά συναρπαστικό» σχολίασε ο Ντόναλντ Ίνγκμπερ, Founding Director του Ινστιτούτου Wyss του Χάρβαρντ.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο Advanced Materials. Το πρόγραμμα υποστηρίχθηκε από το National Science Foundation και το αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας.

www.naftemporiki.gr