De 3D-printer heeft een nieuwe doorbraak geboekt: tegenwoordig kunnen wetenschappers ook piepkleine batterijen afdrukken met het apparaat.
Bron: Ke Sun, Teng-Sing Wei, Jennifer Lewis, Sheng J. Dillon
De lithium-ion batterijtjes die uit de 3D-printer rollen zijn zo klein zijn als een korreltje zand. Ze zijn ontworpen door onderzoekers van Harvard en de universiteit van Illinois. In het geprinte ontwerp stapelen de onderzoekers heel precies elektroden opeen, die elk de dikte hebben van een menselijke haar.
De batterijen bieden uitkomst voor verschillende minuscule apparaatjes, zoals kleine camera’s, robots en medische implantaten. Hoewel deze kleine ontwerpen prima werken, gebruiken ze noodgedwongen batterijen die groter zijn dan het apparaat zelf. Batterijen die wel klein genoeg zijn, konden tot nog toe niet genoeg energie leveren.
Een web van polen
Door dunne elektroden te verweven en op te stapelen konden de wetenschappers meer energie in een microbatterij persen. Een 3D-printer maakte het geweven ontwerp werkelijkheid. Het materiaal waarmee het onderzoeksteam print, is een zogeheten ‘functionele inkt’: een printbaar materiaal met de nodige elektrische eigenschappen. De printer drukt de polen van een batterij, anoden en kathoden, af met nanodeeltjes van een lithiummetaaloxide. Door het materiaal op gouden kammen te plaatsen, ontstaat een nauw verweven stapel van anoden en kathoden. Een oplossing van een elektrolyt verbindt de polen met elkaar.
De minuscule batterij kan dezelfde spanning leveren als een gewone batterij – maar dan op veel kleinere schaal. ‘Het opent nieuwe deuren voor het verkleinen van allerlei apparaten, zowel medisch als niet-medisch’, zegt biotechnicus Donald Ingber in een persverklaring. ‘Het is ontzettend spannend.’
Video: Teng-Sing Wei, Bok Yeop Ahn, Jennifer Lewis.