L'impression 3D pourrait maintenant être
utilisée pour imprimer des micro-batteries, capables de fournir de
l'électricité aux appareils miniaturisés dans les domaines allant de la
médecine à la communication.
Ces dernières années, les ingénieurs ont
inventé de nombreux appareils miniaturisés, y compris des implants
médicaux, des robots volants, ou encore de minuscules caméras et micros
pouvant tenir sur une paire de lunettes. Mais souvent, les batteries qui
les alimentent sont aussi grandes – voire plus - que les appareils
eux-mêmes. Pour contourner ce problème, les fabricants ont construit des
électrodes sous forme de couches minces de matériaux solides.
Toutefois, en raison de leur conception ultra-mince, ces micro-piles à
l'état solide ne donnaient pas assez d'énergie pour alimenter les
dispositifs miniaturisés. Pour y remédier, des scientifiques se sont
tournés vers l'impression 3D. Une équipe de chercheurs de l'
Université de Harvard et de l
'Université de l'Illinois a en fait réussi
à créer une micro-batterie grâce à l’impression de minuscules électrodes de batterie, chacune inférieure à la largeur d'un cheveu humain.
Une gamme d’encre aux propriétés chimiques et électriques
Pour imprimer ces électrodes 3D, les chercheurs ont d'abord créé et
testé plusieurs encres spécialisées. Contrairement à l'encre dans une
imprimante à jet, qui sort sous forme de gouttelettes liquide et
mouillent la page, les encres développées pour l'impression 3D doivent
immédiatement se durcir dans leur forme finale. Pour le cas spécifique
de l’impression d’une micro-batterie, l’encre doit également fonctionner
comme des matériaux électro-chimiquement actifs afin de créer l’anode
et la cathode (électrode d’entrée et de sortie du courant conventionnel
dans un circuit en courant continu) de la batterie couche. Pour
atteindre ces objectifs, les chercheurs ont conçu une large gamme
d'encres fonctionnelles, encres aux propriétés chimiques et électriques,
notamment avec des nanoparticules composées d'oxyde métallique de
lithium.
Un pas en avant vers la miniaturisation
Les chercheurs ont ainsi mesuré la quantité d'énergie pouvant être
stockée dans ces micro-batteries, celle qu’elles pourraient délivrer, et
combien de temps elles peuvent rester chargées. Il s’avère que la
performance électrochimique de ces batteries miniatures est comparable à
celle des batteries commerciales en termes de charge et de décharge, de
cycle de vie et de densité d'énergie, tout en étant de taille bien
inférieure. La création de ces encres spéciales a considérablement
élargi les capacités de l'impression 3D, qui suit des instructions à
partir de dessins d’ordinateur en 3D et dépose des couches successives
d’encres pour construire un objet en 3D. Cela ouvre alors de nombreuses
possibilités entièrement nouvelles pour la miniaturisation de tous les
types de dispositifs, médicaux ou non.
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