Sản phẩm mực in và công cụ mới cho phép ứng dụng công nghệ in 3D chế tạo pin lithium-ion.
Dựa trên cấu trúc vật liệu xây dựng, nhà khoa học vật liệu – Jennifer Lewis tại Đại học Harvard đã nghiên cứu chế tạo pin lithium-ion và các thiết bị điện tử bằng công nghệ in 3D.
Nhà khoa học vật liệu – Jennifer Lewis
Mặc dù công nghệ mới này còn trong giai đoạn nghiên cứu, nhưng tính khả thi cao và có thể được xem là công cụ sản xuất mới. Thiết nghĩ những cảm biến ứng dụng trong y sinh, được cấy trên da để truyền tín hiệu đến điện thoại thông minh. Hoặc các sản phẩm hiện tại được sản xuất đơn giản hơn và hiệu quả hơn bằng phương pháp mới.
Ví dụ: Vỏ bọc bằng nhựa của máy trợ thính được tạo ra từ máy in 3D cho một khách hàng cụ thể, được thiết kế vừa vặn với kích thước tai của người này. Thông thường các thiết bị điện tử này được sản xuất một cách riêng lẻ và pin phải được thay thế định kỳ. Nếu các thiết bị điện tử và pin sạc được sản xuất bằng công nghệ in 3D cùng một lượt với nhau thì sản phẩm cuối cùng có thể được tạo ra nhanh hơn và liền mạch hơn.
Hình bên trái: Mực in 3D hình thành cực dương cho pin lithium-ion, các hạt nano lithium titanium oxide được đưa vào lọ nước khử ion có ethilene glycol. Hình bên phải: Các hạt gốm sứ trộn vào hỗn hợp, hoạt động như một máy mài, phá vỡ các hạt kết tụ
Hỗn hợp được quay đều trong 24 giờ. Sau đó, các hạt gốm sứ và những thành phần kết tụ sẽ bị loại bỏ bằng bộ lọc và máy quay li tâm
Chỉnh độ lớn của vệt mực phun 3D, bằng bộ ống mực và kim phun với đầu phun chỉ 1 micromet, cho phép tạo bản in có độ chính xác cao
Hình bên trái: Mực in được nạp vào ống mực, sẵn sàng cho máy in 3D hoạt động. Ống mực được đưa vào một thiết bị bơm cao áp màu xanh và gắn lên máy in 3D thông thường. Mực in ở dạng rắn khi không lay động nhưng chảy dưới áp lực cao. Nó trở về trạng thái đặc sau khi thoát ra khỏi đầu phun
Cực dương màu trắng được phun ép đùn trên bề mặt kính. Trên thực tế, mực sẽ được in trên vật liệu mạ vàng
Theo tín hiệu kỹ thuật số, máy in sẽ tạo cực âm của pin dưới dạng nhiều lớp chồng lên nhau
Hình bên trái: Hình ảnh phóng to cực đại chi tiết vài micromet một bản in pin kích thước chỉ 1mm2, với cực âm và cực dương trong cấu trúc hình vân tay. Hình bên phải: Một dãy các cực dương nối tiếp, kích thước 1mm2 đang chờ thực hiện bước hai là in cực âm
Lewis đã thành công hai bước quan trọng trong kỹ thuật in thiết bị điện tử bằng in 3D. Đầu tiên, bà đã tạo được một “kho linh kiện” từ mực in chức năng, có thể tạo thành pin và các thành phần đơn giản như: các điện cực, dây điện và ăng-ten. Thứ hai, bà đã phát triển thành công vòi phun và thiết bị ép đùn áp lực cao để đẩy mực ra khỏi ống mực tạo thành pin và các thành phần khác từ máy in 3D. Mực in được hình thành từ những hạt nano chất liệu theo yêu cầu, chẳng hạn như hợp chất lithium cho pin và bạc cho dây điện. Những chất liệu này được trộn bằng phương pháp khác nhau và kết quả mực in gần như rắn khi không lay động nhưng chảy dưới áp lực cao. Sau khi in, mực trở lại trạng thái rắn. Việc in pin với một đầu phun sẽ mất vài phút, nhưng máy in 3D của Lewis có thể cho phép hàng trăm vòi phun hoạt động cùng một lúc.
Việc in 3D thực hiện ở nhiệt độ không khí bình thường, không cần ở nhiệt độ cao để tạo các thiết bị điện tử chính xác. Có thể in lên bản in bằng nhựa mà không gây hư hỏng. Bà nói: “Bản thân vật liệu tạo thành pin không mang tính cách mạng, mà chính là cách thức sản xuất ra nó”.
Pin lithium-ion của Lewis có kích thước cực nhỏ chỉ 1mm2 nhưng công dụng ngang với pin thông thường, thậm chí lớn hơn, bởi vì với độ chính xác đến từng nanomet của máy in, pin có thể được nhân bản số lượng lớn.
Nhóm của Lewis giữ tám bằng sáng chế mực in và đang tiến tới thương mại hóa công nghệ này trong vài năm tới. Mặc dù kế hoạch ban đầu là cung cấp công cụ cho các nhà sản xuất, cuối cùng bà đã có thể sản xuất một máy in cấp thấp cho những ai có sở thích về in 3D, bà cho biết.
Biên tập bởi technologyMAG.net – Nhiên Lê
(Theo Technology Review)
Lưu ý: để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ ứng dụng của Youtube/ một dịch vụ của Google), quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet sử dụng là tốt (nhanh), có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới của màn hình)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút [cc] và chọn [on]. Một số video không có chức năng này sẽ không thể hiện chữ [cc]
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologymag.net
