3D Printer creaters lithium-ion batteries the size of grain of sand

เครื่องพิมพ์สามมิติสร้างแบตเตอรี่ Lithium-ion ขนาดเล็กเท่าเม็ดทราย

Nanobattery สามารถให้พลังงานเครื่องมือแพทย์ย่อส่วน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือ Bot ขนาดเล็ก

By Lucas Mearian
June 19, 2013

นักวิจัยพบ application ใหม่ของเครื่องพิมพ์สามมิติ ซึ่งผลิต lithium-ion battery ขนาดเล็กเท่าเม็ดทราย battery สามารถพัฒนาเครื่องมือแพทย์ย่อส่วน อุปกรณ์อิเล็กทรอกนิกส์ หรือ Bot ขนาดจิ๋ว

เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ ถูกพัฒนาโดยนักวิจัยของ Harvard University และ University of IIlinois ที่ Urbana-Champaign สามารถผลิต interlaced stack ของ ขั้วแบตเตอรี่ขนาดจิ๋ว ที่มีขนาดเล็กกว่าความกว้างของเส้นผม

นักวิจัยมองว่า แบตเตอรี่ขนาดเล็กสามารถเป็นแหล่งพลังงานให้กับอุปกรณ์จิ๋วซึ่งเอาไปใช้ในวงการแพทย์ จนไปถึงการสื่อสาร แบตเตอรี่เหล่านี้ยังช่วยพัฒนาการใช้เทคโนโลยีนาโน ซึ่งยังอ้อยอิ่งอยู่ในห้องทดลองเนื่องจากขาดแบตเตอรี่ขนาดเล็ก และมีกำลังมากพอที่จะมีขนาดพอดีกับอุปกรณ์ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ย่อส่วนที่ใช้ฝังในเนื้อเยื่อ

ผลของการวิจัยถูกตีพิมพ์ออนไลน์ในวารสาร Advanced Materials

“ไม่เพียงแต่เราจะแสดงเป็นครั้งแรกว่าเราสามารถพิมพ์สามมิติเป็นแบตเตอรี่ได้ แต่เรายังแสดงในทางที่แม่นยำด้วย” Jennifer Lewis กล่าว ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา และเป็นศาสตราจารย์ของ Biological Inspired Engineering ที่ Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) Lewis เป็นผู้นำในโครงการตั้งแต่ดำรงตำแหน่งในฐานะผู้ร่วมงานกับผู้เขียนร่วม Shen Dillion ผู้ช่วยศาสตราจารย์ของ Materials Science and Engineering

flickr:9229137293
รูปภาพแสดงถึงชั้นที่ไขว้กันของขั้วไฟฟ้า ซึ่งถูกพิมพ์ชั้นต่อชั้นเพื่อสร้างขั้วแอโนด กับแคโทดของแบตเตอรี่ขนาดเล็ก (Immage courtesy of Jennifer A.Lewis)

อุปกรณ์ขนาดจิ๋วถูกคิดค้นภายในไม่กี่ปีมานี้รวมถึง อุปกรณ์ปลูกฝังทางการแพทย์ แมลงบินหุ่นยนต์ กล้องถ่ายรูปและไมโครโฟนจิ๋ว ซึ่งเหมาะกับขนาดของแว่นตา

“พบบ่อยๆว่า แบตเตอรี่ที่ให้พลังงานพวกมันมักมีขนาดใหญ่ หรือใหญ่กว่าอุปกรณ์จิ๋ว ซึ่งทำให้การสร้างอุปกรณ์จิ๋วล้มเหลว” ตีพิมพ์โดยมหาวิทยาลัย
ฮาร์วาร์ด “เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ บรรดาผู้ผลิตก็มักจะเก็บแผ่นฟิล์มบางของวัตถุแข็ง เพื่อสร้างขั้วไฟฟ้า”

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรูปแบบที่บางเฉียบ Solid-state micro-battery ไม่มีกำลังมากพอสำหรับอุปกรณ์ย่อส่วนเหล่านี้ นักวิจัยกล่าว

นักวิจัยจากฮาร์วาร์ด ค้นพบว่าพวกเขาสามารถสร้าง ขั้วไฟฟ้าบางเฉียบจำนวนมากโดยใช้เครื่องพิมพ์สามมิติ ตามการวาดสามมิติของคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ได้เก็บส่วนเกินของหมึกไว้เพื่อสร้างแบตเตอรี่ ซึ่งคล้ายคลึงกับสำรับของไพ่ 1 ใบต่อช่วงเวลา

กลุ่มของ Lewis ออกแบบหมึกที่สามารถใช้งานได้ในระดับที่กว้างซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมี และทางไฟฟ้าแตกต่างกัน

เพื่อที่จะสร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็ก เครื่องพิมพ์สามมิติที่จำเพาะได้ปล่อยหมึกผ่านหัวฉีด ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30 ไมครอน บางกว่าเส้นผมมนุษย์

หมึกที่กลายเป็นของแข็งเหล่านั้นได้สร้างขั้วแอโนด กับแคโทด ชั้นต่อชั้น กรอบที่ห่อหุ้มขั้วไฟฟ้า และสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ถูกเติมเพื่อสร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็ก

“สมรรถนะทางเคมีไฟฟ้าถูกเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปในด้านของอัตราการชาร์จ และการปล่อยออก วงจรชีวิต และความหนาแน่นของพลังงาน เราเพิ่งจะสามารถทำสิ่งนี้ได้สำเร็จในขนาดที่เล็กกว่า” Dillon ผู้เขียนร่วมของงานวิจัยนี้กล่าว

flickr:9229137313
เพื่อสร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็ก เครื่องพิมพ์สามมิติที่จำเพาะสามารถปล่อยหมึกพิเศษผ่านทางหัวฉีดซึ่งเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ หมึกที่กลายเป็นของแข็งเหล่านั้นได้สร้างขั้วแอโนด กับแคโทด ชั้นต่อชั้น กรอบที่ห่อหุ้มขั้วไฟฟ้า และสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ถูกเติมเพื่อสร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็ก (Illustration courtesy of Jennufer A.Lewis)

งานของนักวิจัยถูกส่งเสริมโดย National Science Foundation และแผนกพลังงานของ Energy Frontier Reaseach Center บน Light-Material Interactions ในการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน

This article, 3D printer creates lithium-ion batteries the size of a grain of sand, was originally published at Computerworld.com

//Lucas Mearian covers storage, disaster recovery and business continuity, financial serviced infrastructer and health care IT for Computerworld.

การวิเคราะห์

Strength

แบตเตอรี่ที่ได้จากเครื่องพิมพ์สามมิติ มีขนาดเล็กมากจนสามารถนำมาพัฒนาใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดจิ๋ว

Weakness

แบตเตอรี่ที่ได้จากการพิมพ์สามมิติยังมีความสามารถในการให้พลังงานจำกัดอยู่

Opportunity

การที่นักวิจัยสามารถประดิษฐ์แบตเตอรี่ขนาดจิ๋ว ทำให้สามารถนำมาต่อยอดอุปกรณ์ทางการแพทย์ซึ่งมีขนาดเล็ก หรืออุปกรณ์อเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ส่งผลให้การพัฒนาหรือวิจัยในเทคโลยีด้านอื่นๆ ทำได้ง่ายขึ้น

Treat

การทดลองใช้จริงโดยเฉพาะถ้าเป็นอุปกรณ์การแพทย์ที่มีความสำคัญต่อชีวิตมนุษย์ อาจจะทำการทดลองใช้ได้ยาก

ที่มา : http://www.computerworld.com/s/article/9240193/3D_printer_creates_lithium_ion_batteries_the_size_of_a_grain_of_sand?taxonomyId=12

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License