Как пишет N+1, в своей работе ученые использовали бюджетный 3D-принтер стоимостью около 250 долларов США, который печатает объекты с помощью послойного наплавления (FDM). По умолчанию такой принтер рассчитан на печать полилактидом – этот полиэфир имеет крайне низкую ионную проводимость и не подходит для создания аккумуляторов, поэтому исследователям пришлось изменить состав материала для печати.
В результате ряда экспериментов инженеры нашли оптимальную схему печати аккумуляторов. Предложенная технологи предполагает, что сначала принтер печатает слой из проводящего графенового филамента для 3D-принтеров, который выступает в качестве токосборника. Поверх него печатается анод из смеси полилактида, графена и титаната лития, а сверху располагается камера для электролита, печатаемая из чистого полилактида. Далее печатается катод из смеси полилактида, манганата лития и многослойных углеродных нанотрубок, а завершает процесс печать второго токосборника из метал-полимерного композитного филамента.
Для демонстрации работоспособности технологии ученые напечатали на принтере два прототипа гаджетов. Первый представляет собой браслет с изогнутым аккумулятором, способным питать светодиод в течение минуты, а второй – солнцезащитные очки с жидкокристаллической панелью вместо стекол, которая становится непрозрачной при подаче тока от батареи, расположенной в дужке.
Authors @DukeU have made 3D printed batteries using fused filament fabrication.https://t.co/oEgCoLpIVl pic.twitter.com/Co797Ranst
— ACS Applied Energy Materials (@ACS_AEM) 12 октября 2018 г.
Как полагают ученые, в перспективе усовершенствованная технология позволит создавать более сложные и долговечные устройства со встроенными аккумуляторами.