美國3D打印機制造微電池 只有一粒沙子大小

      據(jù)外媒報道，美國哈佛大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)厄巴納―尚佩恩分校研究人員合作,，開發(fā)出一種3D打印的鋰離子微電池,，只有一粒沙子大小，而電化性能可媲美商用蓄電池,。微電池可以為醫(yī)療,、通訊等領(lǐng)域的微型設(shè)備，包括許多尚在實驗室里,、缺乏小電池的發(fā)明提供足夠電力,。

      近些年來，工程師們發(fā)明了許多微型設(shè)備,，如醫(yī)用移植假體,、飛行昆蟲機器人、與目鏡匹配的微型攝像機和麥克風(fēng)等,。但給它們供電的電池往往比設(shè)備本身還要大,，違背了設(shè)備微型化的初衷。如果用傳統(tǒng)的沉積薄膜法來制作電極,，由于超薄設(shè)計,，這些固態(tài)微電池儲存的電量很少，很難為設(shè)備提供足夠電力,。如果能制造一種緊密交錯的,、由多層平面堆疊而成的超薄電極，將能存儲更多電量,。

      該項目由哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院漢斯約格・威斯仿生工程研究所教授詹尼弗・劉易斯領(lǐng)導(dǎo),。研究小組設(shè)計了一系列功能“墨水”，具有各種化學(xué)和電學(xué)性能,。用這些墨水加上他們特制的3D打印機,，能打印出具有電學(xué)、光學(xué),、化學(xué)或生物學(xué)相關(guān)性質(zhì)的精密結(jié)構(gòu),，從而大大拓寬了3D打印的應(yīng)用范圍。

      為了打印微電極,，他們開發(fā)并測試了幾種特殊的“墨水”,，能像電化材料那樣,，形成工作陽極和陰極，而且能像牙膏一樣擠出,，打印完成后硬化成像薄膜一樣的薄層,。他們用一種金屬鋰氧化物納米粒子制造了陽極墨水，用另一種材料制造了陰極墨水,，形成一種微小的,、陽極和陰極緊密交錯的多層堆疊結(jié)構(gòu)，每層厚度比發(fā)絲還細(xì),。之后,，把這些電極裝在微小容器中，充入電解液就完成了,。

      研究人員還對微電池存儲和釋放的電量,、充電時間進行了檢測�,！霸诔浞烹娐�,、循環(huán)壽命和電流強度方面，它們的電化性能可以和商用蓄電池媲美,。我們只是把它縮小到了更小級別,。”論文合著者,、伊利諾伊大學(xué)材料科學(xué)與工程副教授辛・狄倫說,。

      威斯研究所主任唐納德・因格貝爾說：“詹尼弗小組改革了微電池墨水的設(shè)計，極大拓寬了3D打印的實際應(yīng)用領(lǐng)域,，同時也為縮小各種設(shè)備帶來了新的可能,。”