Fabrican batería diminuta por microimpresión 3D

Fabrican batería diminuta por microimpresión 3D

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Por primera vez, un equipo de investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, logró imprimir una microbatería en 3D.

En los últimos años, los ingenieros han inventado muchos dispositivos miniaturizados, como implantes médicos, robots voladores similares a insectos y cámaras diminutas y micrófonos que caben en un par de anteojos. Un ejemplo reciente es RoboBee, el robot mosca de 80mg de peso, cuyo prototipo tenía que ser alimentado por un fino cable porque no se disponía de una microbatería.

En estos minidispositivos, a menudo las baterías para accionarlos son tan grandes, o más grandes que el propio dispositivo, lo cual contradice el objetivo de hacerlos pequeños.

Para solucionar este problema, los fabricantes han depositado tradicionalmente películas delgadas de materiales sólidos para construir los electrodos. Sin embargo, debido a su diseño ultra-delgado, estos microbaterías no acumulan la energía suficiente como para alimentar a los dispositivos miniaturizados.

Un equipo de la Universidad de Harvard y de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, imprimió diminutos electrodos en pilas entrelazadas con precisión, cada una con un grosor menor al de un cabello humano.

Los científicos se dieron cuenta de que se podía acumular más energía si se hacían pilas de electrodos ultra delgados y fuertemente entrelazados. Para ello, recurrieron a la impresión 3D. La Impresora 3D sigue las instrucciones de los planos 3D desde el ordenador, y deposita capas sucesivas del material-tinta. (Ver video)

Se han diseñado una amplia gama de tintas funcionales con propiedades químicas y eléctricas útiles. Se les ha utilizado para crear por impresión 3D, estructuras precisas con las propiedades electrónicas, ópticas, mecánicas o biológicas deseadas.

En la imagen de arriba vemos que para hacer la microbatería, la impresora 3D extruye las tintas especiales a través de una boquilla más estrecha que un cabello humano. Las tintas se solidifican para crear el ánodo de la batería (en rojo) y el cátodo (en púrpura), capa por capa. Un chasis (en verde) encierra los electrodos y la solución de electrolito para crear la microbatería.

En el video de abajo, la boquilla de la impresora 3D (más estrecha que un cabello humano) aplica una capa de “tinta” especialmente formulada, para crear un ánodo para la microbatería.

A diferencia de la tinta de una impresora de inyección corriente, que sale en forma de gotas de líquido y moja la hoja de papel, estas “tintas” están especialmente formuladas para salir de la boquilla como una pasta de dientes y luego se endurecen inmediatamente en capas tan estrechas como las producidas por los métodos de fabricación de película delgada. Además, las tintas contienen nanopartículas de un compuesto de óxido de litio, que confieren al ánodo las propiedades eléctricas adecuadas.

Link: 3D printing tiny batteries (phys.org)

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