Гарвардський матеріалознавець Дженніфер Льюїс ( Jennifer Lewis ) Разом зі своїми колегами розробила нову технологію 3D-друку для швидкого і легкого виробництва електроніки. За допомогою адитивного виробництва в майбутньому можна буде "друкувати" біомедичні датчики з автономним живленням, літієво-іонні батареї будь-якого розміру і для будь-яких пристроїв, а також, наприклад, пластикові корпуси слухового апарату за індивідуальним замовленням.

Незважаючи на те, що технологія поки перебуває на ранній стадії розробки, в майбутньому вона може стати основою швидкого виробництва високотехнологічних електронних пристроїв.

Багато пристроїв і деталі вчені вже навчилися виробляти пошарово на 3D-принтері . Але справжнім проривом в майбутньому стане друк електроніки, для якої всі складові, як правило, проводяться окремо, після чого збираються вручну.

Єдиний компонент багатьох електронних пристроїв, який завжди вимагає регулярної заміни, це батарейки. Якщо і сам пристрій, і акумулятор "надрукувати" одноразово, то створення кінцевого продукту буде значно спрощено.

Для здійснення цієї ідеї Льюїс і її колеги зробили два важливі кроки, про що написали в статті журналу Advanced Materials. По-перше, вони створили цілий арсенал різного роду "чорнила" для 3D-принтера майбутнього, які при затвердінні утворюють справжню батарейку з простими компонентами, включаючи електроди, дроти і антени.

По-друге, вчені розробили нову модель сопла з екструдерами високого тиску для 3D-принтера промислового класу. Вони потенційно здатні видавати прості батарейки та інші компоненти електроніки.

Всі зразки чорнила, розроблених Льюїс і її командою, містять наночастинки, з яких необхідно виготовити той чи інший об'єкт. Наприклад, для створення акумуляторів використовуються чорнило з літієм і з сріблом для проводів .

Наночастки змішані з різноманітними хімічними розчинами, завдяки яким чорнило спочатку зберігаються практично в твердому стані, але після застосування певного тиску течуть, немов рідина. При цьому вони також швидко застигають після виходу з сопла, що дозволяє збільшити швидкість виробництва.

Друк однієї літієво-іонною батарейки займає всього кілька хвилин, оскільки одночасно в принтері працює не одне, а кілька сотень сопел, видавлювати різні чорнило.

На відміну від традиційних технологій адитивного виробництва, які вимагають високотемпературної плавки чорнила з подальшим застигання, принтер Льюїс може працювати при кімнатній температурі. Це дозволить друкувати об'єкти з різних матеріалів без ризику пошкодження будь-якого з них.

"У батарейках, які ми виробляємо на 3D-принтерах, немає нічого нового. Нова сама технологія їх виробництва, саме її ми називаємо революційної", - повідомляє Льюїс в прес-релізі .

Досягнення, яким команда інженерів особливо пишається, це друк нанорозмірних літієво-іонних батарей. При мікроскопічних розмірах вони є настільки ж продуктивними, як і звичайні комерційні акумулятори: їх мініатюрна архітектура в точності повторює структуру більшого розміру. Ці батарейки можуть використовуватися як для біоінженерних пристроїв, розміри яких повинні бути мікроскопічними, так і для гнучкою електроніки .

На сьогоднішній день у Льюїс і її дослідницької групи 8 патентів на методику виробництва чорнила для 3D-принтерів. Команда вчених уже подумує про комерціалізацію технології, що може статися в найближчі роки. Також Льюїс обмовилася про ідею створення аналогічного принтера для домашнього використання.

Також по темі:
Вчені надрукували на 3D-принтері мікроскопічні батарейки
Створено кращі срібні чорнило для друку гнучкої електроніки
Фахівці MIT з'єднали живу тканину і електроніку
Для космічних ракет і кораблів деталі будуть друкуватися на 3D-принтері
Рідкий метал можна буде використовувати для 3D-друку
Представлений перший металевий пістолет, надрукований на 3D-принтері