Baterai dan Telinga Bionic: Petunjuk dari Janji Pencetakan 3-D

Printer 3-D saat ini umumnya hanya dapat membuat sesuatu dari satu jenis bahan—biasanya plastik atau, dalam versi mesin industri yang mahal, logam. Mereka tidak dapat membuat objek dengan fungsi elektronik, optik, atau jenis apa pun yang memerlukan integrasi beberapa bahan. Namun kemajuan terbaru di lab penelitian—termasuk baterai cetak 3-D dan telinga bionik—menunjukkan bahwa ini mungkin akan segera berubah.



kebocoran data facebook 2020
Baterai lithium-ion cetak 3-D

tinta daya: Gambar mikroskop elektron pemindaian ini menunjukkan baterai lithium-ion cetak 3-D. Nozel kecil menyimpan tinta anoda dan katoda dalam arsitektur yang presisi. Produk cetakan yang ditampilkan di sini kira-kira berukuran satu milimeter di setiap sisi dan tingginya setengah milimeter. Setelah dicetak, elektroda disinter dan dikemas.

Bulan lalu, para peneliti meluncurkan apa yang mereka katakan sebagai baterai cetak 3-D pertama di dunia, terbuat dari dua tinta elektroda yang berbeda. Dipimpin oleh Jennifer Lewis , seorang profesor teknik yang terinspirasi secara biologis di Harvard, kelompok tersebut menggunakan nozel kecil untuk menyimpan tinta anoda dan katoda dengan tepat, yang masing-masing mengandung nanopartikel lithium titanium oksida dan lithium besi fosfat. Di sebuah kertas di Bahan Lanjutan , para peneliti menggambarkan pencetakan baterai isi ulang skala milimeter, yang dapat digunakan untuk memberi daya pada hal-hal seperti sensor nirkabel kecil dan perangkat medis. Baterai, yang masing-masing dapat dicetak dalam hitungan menit, menunjukkan kinerja elektrokimia yang mengesankan.





nosel yang menyimpan lapisan tinta elektroda

Lapis demi lapis: Gambar optik ini menunjukkan nozzle dengan diameter 30 mikrometer menyimpan lapisan tinta elektroda.

Grup Lewis telah mengembangkan bahan dan teknologi printer khusus—termasuk nozzle yang dapat mencetak fitur sekecil satu mikrometer—yang diperlukan untuk mencetak beberapa jenis komponen fungsional yang berbeda selain baterai, termasuk elektroda dan antena yang terbuat dari tinta yang mengandung partikel nano logam , dan struktur optik yang terbuat dari resin yang dapat difoto. Sekarang dia dan rekan-rekannya telah membuat palet tinta fungsional (kelompoknya memegang delapan paten) untuk mencetak secara digital komponen 2-D dan 3-D, langkah selanjutnya adalah mencoba membuat elektronik terintegrasi, kata Lewis.

Meskipun mungkin butuh bertahun-tahun sebelum sesuatu yang serumit smartphone dapat dicetak, produk elektronik cetak 3-D tertentu mungkin tidak terlalu jauh. Ambil alat bantu dengar, misalnya, kata Lewis. Perusahaan sudah mencetak cangkang plastik yang ada di rongga telinga pemakainya. Komponen elektronik dirakit secara terpisah, dan perangkat menggunakan baterai kecil yang harus diganti kira-kira setiap tujuh hari. Bayangkan jika Anda bisa mencetak 3-D seluruh alat bantu dengar, kata Lewis. Kami dapat mencetak pada permukaan melengkung. Komponen listrik, dan baterai isi ulang seperti yang baru saja ditunjukkan oleh kelompoknya, dengan demikian dapat disimpan secara aditif di dalam cangkang plastik.



Peluang yang dihasilkan dari kemampuan untuk menyimpan materi elektronik atau optik dengan tepat dalam objek cetak 3-D tidak terbatas pada elektronik konsumen. Pada bulan Mei, para peneliti di Princeton dilaporkan menggunakan printer 3-D siap pakai untuk menghasilkan telinga yang dirancang komputer yang terbuat dari jaringan nyata dengan elektronik yang terjalin, termasuk antena melingkar dan elektroda yang terdiri dari polimer konduktif yang diresapi dengan nanopartikel perak. Untuk mencetak jaringan, para peneliti menyemai matriks seperti jeli dengan sel-sel sapi. Matriks memberi bentuk pada telinga yang tercetak ketika sel-sel berkembang menjadi tulang rawan.

Para peneliti mengakui bahwa telinga, yang dapat mendeteksi frekuensi radio, berfungsi terutama sebagai demonstrasi. Tapi tetap saja ini adalah contoh pertama dari jenis integrasi jaringan biologis dan elektronik, dan menyarankan pendekatan berbasis manufaktur aditif baru untuk rekayasa jaringan.

Telinga yang dicetak 3-D dan baterai Lewis—keduanya diproduksi menggunakan printer yang mengeluarkan material melalui nosel—membuka jendela untuk potensi manufaktur aditif untuk membuat sesuatu dengan lebih dari satu fungsi, kata Richard Den Haag , direktur EPSRC Pusat Manufaktur Inovatif dalam Manufaktur Aditif di Universitas Nottingham.

Namun, kata Den Haag, jika pencetakan 3-D ingin membuat dampak dalam arti manufaktur yang kuat dalam jangka panjang, kemungkinan besar itu akan melalui teknologi pencetakan lainnya—misalnya, mesin canggih yang menggunakan kepala cetak seperti yang ada pada printer inkjet konvensional. . Penelitian di pusatnya difokuskan untuk mengatasi hambatan terkait bahan substansial untuk mencetak bahan konduktif dengan cara ini.

Untuk saat ini, grup Lewis sedang menjajaki cara untuk mengkomersialkan printer berbasis ekstrusi, yang dapat mencetak tinta fungsional melalui nozel sekecil 100 nanometer dan dapat dilengkapi dengan kepala cetak yang mampu menyimpan tinta dari beberapa nozel yang lebih besar secara bersamaan. Saya pikir ada jalur untuk membuat komponen khusus, katanya. Setidaknya itulah visi kami.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan