Ahora la impresión 3D puede ser utilizada para crear microbaterías de ion de litio del tamaño de un grano de arena, capaces de suministrar electricidad a dispositivos miniatura que podrían utilizarse en el ámbito de la medicina, así como en el de las comunicaciones.
Por años, muchos proyectos han permanecido en la mesa de diseño, pues no se había podido fabricar una batería suficientemente pequeña que cupiera en los dispositivos y tan poderosa como para potenciarlos. Muchos ingenieros han creado dispositivos miniatura, como implantes médicos, robots voladores del tamaño de un insecto y diminutas cámaras y micrófonos, pero muchas veces las baterías eran del mismo tamaño o más grandes que estos aparatos, lo que hacía impráctica su fabricación. Ahora, un equipo basado en las universidades de Harvard y de Illinois, logró imprimir electrodos de batería perfectamente entrelazados más delgados que un cabello humano.
Para crear esta microbatería, se fabricó una impresora 3D hecha a la medida, que vierte tintas especiales a través de una boquilla más delgada que un cabello humano. Estas tintas se solidifican para crear tanto el ánodo como el cátodo de la batería, capa por capa. Esta mezcla se encierra en una pequeña caja que se llena de una solución de electrolitos, lo que completa el sistema.
“No sólo hemos demostrado por primera vez que podemos imprimir una batería en 3D, lo hemos hecho de la manera más rigurosa.”, comentó Jennifer Lewis, autora del estudio y líder de proyecto, quien también es profesora de ingeniería inspirada en biología en la Universidad de ingeniería y ciencias aplicadas de Harvard.
Esta nueva aplicación de la impresión 3D, permite el desarrollo de implantes médicos miniatura, electrónicos compactos, pequeños robots y más
Uno de los retos principales que el equipo de Lewis tuvo que sortear, fue lograr que las tintas funcionaran como materiales activos electroquímicamente para poder crear los cátodos y los ánodos de manera que se solidificaran en capas tan delgadas como las producidas por los métodos tradicionales de manufactura. Los desarrolladores lograron superar este obstáculo, mediante la creación de una tinta con nanopartículas de un compuesto de óxido de litio.
Respecto a la carga y duración de esta batería, Shen Dillon, coautor en el estudio comentó: “El desempeño electroquímico es comparable con las baterías comerciales en cuanto a la tasa de carga y descarga, ciclo de vida y densidad energética. Sólo hemos tenido éxito en una menor escala."
Video cortesía Wyss Insitute y la Universidad de Harvard
“Esta innovadora batería y el diseño del material empleado como tinta, expanden los usos de la impresión 3D y abren simultáneamente el camino a nuevas posibilidades en la miniaturización de todo tipo de dispositivos, tanto médicos como de otras aplicaciones; es tremendamente emocionante.”, comentó el director fundador del Instituto Wyss en Harvard.
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