【ppzhan摘要】隨著社會(huì)的發(fā)展，在很多領(lǐng)域需要運(yùn)用到微型設(shè)備。但現(xiàn)有的電池由于體積太大，如何為微型設(shè)備提供動(dòng)力一直是一個(gè)難題。而近日，美國研發(fā)出用3D技術(shù)打印出沙粒大小的微電池，使這一問題迎刃而解。

       3D打印微電池可為從醫(yī)藥到通訊等多個(gè)領(lǐng)域的器件提供電能，也可為需要小型電池的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用提供電能。

        為制作微電池，哈佛大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)香檳分校的研究團(tuán)隊(duì)，打印了交錯(cuò)堆疊的微電池電極，每個(gè)電極比人類頭發(fā)直徑還小。

       近年來，工程師發(fā)明了許多小型設(shè)備，包括醫(yī)療植入物、類似昆蟲的飛行機(jī)器人、可安裝在眼鏡上的微型攝像頭和麥克風(fēng)，但通常供電電池的體積與它們一樣或者更大，限制了這些設(shè)備向更小尺寸發(fā)展。

      為了解決這個(gè)問題，制造商通常通過在固態(tài)材料上沉積薄膜來制作電極。但由于采用超薄設(shè)計(jì)，這些固態(tài)微電池不具有足夠的能量來驅(qū)動(dòng)下一代微型設(shè)備。    

      研究人員意識(shí)到，如果他們能制作成堆的緊密交錯(cuò)的超薄電極，就能產(chǎn)生更多的能量。為此，他們選用了3D打印技術(shù)，3D打印機(jī)依照計(jì)算機(jī)三維圖紙，一層層連續(xù)沉淀“油墨”材料，從零開始制作出物理物體，就像疊加撲克牌一樣。該技術(shù)可用于一系列領(lǐng)域，從牙科實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)牙冠到航空航天、汽車和消費(fèi)品領(lǐng)域的快速成型。劉易斯集團(tuán)公司大幅擴(kuò)展了3D打印的能力，他們設(shè)計(jì)了可廣泛使用的功能性油墨，該油墨具有一定用途的化學(xué)和電氣性能。該公司利用這種油墨及*3D打印機(jī)，制作出具有電子、光學(xué)、機(jī)械或生物學(xué)屬性的精密結(jié)構(gòu)。

        為打印3D電極，劉易斯集團(tuán)公司首先研制并測試了幾種*油墨。與辦公室噴墨打印機(jī)不同，噴墨打印機(jī)的墨水作為液滴在頁面上干印出來。3D打印的油墨必須符合兩個(gè)嚴(yán)格的要求，一是像牙膏一樣能從細(xì)噴嘴中出來，二是可立即變硬成為終形狀。這種情況下，油墨要具有類似電化學(xué)活性材料一樣的功能以制作陽極和陰極，并迅速變硬成為很窄的層，同時(shí)達(dá)到與薄膜制造方法實(shí)現(xiàn)的窄度一樣。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，研究人員用鋰金屬氧化復(fù)合物的納米粒子研制了一種用于電極的油墨。3D打印機(jī)把油墨沉積在兩個(gè)金梳子的齒上，制作出緊密交錯(cuò)堆疊的陽極和陰極，然后研究人員將電極封裝到一個(gè)小型容器內(nèi)，再充滿電解質(zhì)溶液，從而制作出一個(gè)電池。