Журнал наноматериалов и молекулярных нанотехнологий

Электроника будущего может питаться от крошечной батареи, напечатанной на 3D-принтере.

Адина Бернис

Мобильные устройства полагаются на хранение энергии, и существует постоянное желание иметь меньшие, но более мощные батареи. За эти годы было проделано много работы по исследованию новых материалов электродов, электролитов, топологий ячеек и методов изготовления, чтобы улучшить электрохимические характеристики батарей, одновременно снижая производственные затраты. Одновременно 3D-печать преобразует наше общество, и технология быстро совершенствуется. Она быстро становится основой для футуристических 3D-печатных энергетических систем следующего поколения, в которых батареи и суперконденсаторы могут быть напечатаны практически любой формы. Производителям пришлось проектировать свои продукты вокруг размера и формы имеющихся в продаже батарей, которые в настоящее время занимают большую часть пространства в современных электронных устройствах. Большинство из них имеют цилиндрическую или прямоугольную форму и предназначены для монетных и пакетных элементов. В результате, когда производитель проектирует продукт, батарея должна быть определенного размера и формы, что приводит к потере пространства и ограничению альтернативных вариантов дизайна. Это все больше создает проблемы проектирования для будущих поколений гибкой электроники. 3D-печать на основе литографии, 3D-печать на основе электроосаждения с помощью шаблона, струйная печать, прямая чернильная печать, моделирование методом наплавления и аэрозольная струйная печать, среди прочего, являются примерами 3D-печатных аккумуляторов с использованием различных методов печати. ​​Авторы также рассматривают принципы работы, процесс печати, преимущества и недостатки каждой технологии 3D-печати, а также печатные материалы для электродов и электролитов печатных аккумуляторов. 3D-печать — это передовая производственная технология, которая использует цифровое контролируемое осаждение фазовых переходов и реактивных материалов, а также чернила на основе растворителя для создания сложных 3D-структур. Этот вид изготовления обычно начинается с создания 3D-виртуальной модели, которая затем разрезается на множество 2D-горизонтальных поперечных сечений с использованием специального программного обеспечения. Сплоченный 3D-объект может быть создан путем последовательной печати новых 2D-слоев поверх предыдущих уровней.