На 3D-принтере напечатали работающий литий-ионный аккумулятор

Christopher Reyes et al. / ACS Applied Energy Materials, 2018

Американские инженеры научились печатать на 3D-принтере готовые к использованию литий-ионные аккумуляторы и создали с помощью этой технологий прототип браслета со светодиодом и солнечные очки с регулируемым затемнением. В будущем эта технология может позволить быстро создавать устройства сложной формы со встроенными аккумуляторами, рассказывают авторы статьи в ACS Applied Energy Materials.

3D-печать используют не только для быстрого прототипирования из пластика, но и пытаются применять для создания полноценных сложных устройств. В том числе, с ее помощью уже можно создавать эластичные проводящие дорожки для носимых устройств. Тем не менее, пока таким образом можно печатать лишь часть необходимых для полноценного устройства компонентов, а чипы и аккумуляторы приходится изготавливать другими способами.

Бенджамин Уайли (Benjamin Wiley) и его коллеги из Университета Дьюка и Университета штата Техас разработали метод, позволяющий создавать полноценные функционирующие литий-ионные аккумуляторы при помощи 3D-принтера. Поскольку цель инженеров заключалась в создании простой и доступной технологии, они выбрали недорогой 3D-принтер стоимостью около 250 долларов, который печатает объекты с помощью послойного наплавления (FDM). Принтер рассчитан на печать полилактидом, однако сам по себе этот материал имеет крайне низкую ионную проводимость и не подходит для создания аккумулятора, поэтому инженерам пришлось модифицировать состав материала печати.

Исследователи рассмотрели множество материалов, провели измерения их свойств и остановились на следующей схеме. Сначала принтер печатает слой из проводящего графенового филамента для 3D-принтеров, который выступает в качестве токосборника. На нем печатается анод из смеси полилактида, графена и титаната лития, сверху располагается камера для электролита, печатаемая из чистого полилактида, а над ним катод из смеси полилактида, манганата лития и многослойных углеродных нанотрубок. На последнем шаге принтер печатает второй токосборник из метал-полимерного композитного филамента.

Инженеры продемонстрировали работоспособность метода, создав с его помощью два устройства-прототипа. Одно из них представляет кольцевидный браслет с изогнутым аккумулятором, способным питать светодиод в течение минуты. Второй прототип — это солнечные очки с изменяемой прозрачностью. В одной из дужек расположен аккумулятор, а спереди располагается жидкокристаллическая панель, которая становится непрозрачной при подаче тока с аккумулятора.

В начале года другая группа американских инженеров разработала технологию печати на двигающейся поверхности. С ее помощью им удалось напечатать проводящие дорожки прямо на руке человека и создать таким образом простую схему со светодиодом, активируемым с помощью электромагнитного поля.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.