Los principales componentes para la síntesis de nanoenlaces funcionalizados, incluida la impresión. Crédito:Universidad de Tohoku
El advenimiento y la mayor disponibilidad de la impresión 3D está dando lugar a piezas más personalizables a menores costos en un espectro de aplicaciones. desde dispositivos inteligentes portátiles hasta vehículos autónomos. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku ha impreso en 3D la primera membrana de intercambio de protones, un componente crítico de las baterías, condensadores electroquímicos y pilas de combustible. El logro también acerca la posibilidad de dispositivos de energía de estado sólido personalizados a la realidad, según los investigadores.
Los resultados fueron publicados en Materiales de energía aplicada ACS , una revista de la American Chemical Society.
"Los dispositivos de almacenamiento de energía cuyas formas se pueden adaptar permiten posibilidades completamente nuevas para aplicaciones relacionadas, por ejemplo, a ponible inteligente, dispositivos médicos electrónicos, y aparatos electrónicos como drones, "dijo Kazuyuki Iwase, autor del artículo y profesor asistente en el grupo del profesor Itaru Honma en el Instituto de Investigación Multidisciplinaria de Materiales Avanzados de la Universidad de Tohoku. "La impresión 3D es una tecnología que permite la realización de tales estructuras bajo demanda".
La fabricación de impresión 3D actual se centra en las piezas estructurales que contribuyen a la función de un producto final, en lugar de imbuir a las piezas de su propia función.
"Sin embargo, La impresión 3D de dispositivos de almacenamiento de energía requiere tintas funcionales, ", Dijo Iwase." Desarrollamos un proceso de fabricación y sintetizamos nano tintas funcionalizadas que permiten la realización de dispositivos de almacenamiento de energía de estado casi sólido basados en la impresión 3D ".
Una descripción general del proceso de fabricación y una fotografía de un condensador electroquímico de estado casi sólido. Crédito:Universidad de Tohoku
El equipo mezcló nanopartículas de sílice inorgánica con resinas fotocurables y líquido capaz de conducir protones. prestando mucha atención a la viscosidad de la tinta resultante. Estudios previos, los investigadores dijeron, resultó en tintas que no se podían imprimir en 3D. Mezclando las proporciones de los ingredientes, Los investigadores desarrollaron tintas que podrían emplearse en una impresora 3D dispensadora y aún conservar sus propiedades incluso después de curarse con irradiación ultravioleta. Para probar las propiedades, los investigadores ensamblaron una membrana impresa entre dos electrodos de electrones de carbono para hacer un capacitor electroquímico de estado casi sólido, un componente clave necesario para facilitar el almacenamiento y la descarga de energía en dispositivos electrónicos.
"Como podemos elegir libremente los materiales inorgánicos o las resinas para el curado, planteamos la hipótesis de que esta técnica se puede aplicar a varios tipos de dispositivos de conversión de energía cuasi-estado sólido, "Dijo Iwase.
Un ejemplo del comportamiento de carga-descarga de un condensador. Crédito:Universidad de Tohoku
"En comparación con las técnicas de fabricación convencionales, la capacidad de imprimir en 3D estos dispositivos abre nuevas posibilidades para los dispositivos conductores de protones, como formas que se pueden ajustar para adaptarse a los dispositivos que alimentan o que se pueden adaptar a las necesidades personales de un paciente que lleva un dispositivo médico inteligente, "Dijo Iwase.
El equipo planea mejorar las fórmulas de tinta con el objetivo de imprimir completamente en 3D dispositivos de almacenamiento de energía con formas más complejas y buscar socios industriales que puedan estar interesados en aplicar esta técnica u otras posibilidades para comercializarla.
