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Tecnologia

Le batterie al grafene stampate in 3D sono una rivoluzione

La stampa 3D potrebbe essere usata per creare direttamente dispositivi elettronici funzionanti.

La stampa in 3D e il grafene sono due parole chiave per il futuro della tecnologia, ma non si è ancora vista la piena realizzazione delle loro possibilità e nessuno dei due può essere ancora utilizzato per la creazione di dispositivi elettronici funzionanti.

La compagnia newyorchese 3D Graphene Lab sostiene di aver trovato il modo per fare un passo decisivo in entrambi gli ambiti. La compagnia ha recentemente mostrato la propria invenzione, una batteria stampata in 3D con un filamento che contiene del grafene. L'idea di base è enorme: se puoi stampare in 3D una batteria significa che sei molto vicino alla stampa di dispositivi totalmente funzionanti, ovvero anche delle sue componenti elettroniche, non soltanto dell'involucro esterno.

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"La missione della nostra compagnia è l'elaborazione di materiali per la stampa in 3D," mi ha detto Daniel Stolyarov, CEO della compagnia. "La batteria è stata una dimostrazione della strada che abbiamo intenzione di percorrere."

L'idea della batteria è stato un primo esempio del modo in cui materiali con qualità differenti potrebbero essere utilizzati per oggetti stampati in 3D. Dal metallo al calcestruzzo, molte stampanti sono già in grado di utilizzare diversi materiali, ma stampare delle parti funzionanti è tutta un'altra questione. Il laptop stampato il 3D è semplicemente un involucro stampato con alcune componenti elettroniche al suo interno.

Immagine: Shufflebox Productions/Vimeo

Per creare la batteria, Stolyrov e il suo team hanno prima prodotto un filamento di grafene, il meraviglioso materiale superconduttore super sottile e super resistente. In un video che mostra il processo di fabbricazione, il team ha spiegato di aver unito minuscole piastrine in grafene a quel tipo di termoplastica che viene solitamente usato per la stampa in 3D: è stato così creato un perfetto filamento conduttore.

Attualmente, è necessario stampare separatamente l'anodo, il catodo e l'elettrolito e assemblarli in un secondo momento, poiché sono fatti di materiali diversi. Ma man mano verranno prodotte stampanti che supportano più materiali—e attualmente 3D Graphene Lab sta lavorando alla propria stampante in grado di stampare più materiali alla volta—in un futuro prossimo potrebbe essere possibile stampare un oggetto di questo genere in un solo colpo.

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Non è la prima volta che qualcuno cerca di stampare una batteria. L'anno scorso, alcuni ricercatori di Harvard erano riusciti a stampare una microbatteria agli ioni di litio da alcuni "inchiostri" progettati dal team, che richiedeva l'uso di una stampante appositamente elaborata.

Stolyarov, invece, ha affermato che per lui la sfida più grande è stata assicurarsi che il filamento in grafene si comportasse come il filamento ABS o PLA che solitamente si usa per la stampa, così che che potesse essere potenzialmente utilizzato da qualsiasi stampante. "Non è richiesta una stampante speciale; non c'è neanche bisogno di una stampante particolarmente costosa," ha affermato. "Questo primo prototipo è una dimostrazione della nostra capacità di modificare materiali per creare nuovi composti funzionanti per le stampanti già esistenti."

SE L'OBIETTIVO è LA COSTRUZIONE DI UNA STAMPANTE CHE POSSA STAMPARE QUALSIASI COSA, è NECESSARIO COMBINARE DIVERSI MATERIALI

Il prototipo è piuttosto ingombrante e ancora poco rifinito, ma la compagnia è al lavoro per migliorarlo. Stolyarov mi ha detto che stanno progettando la creazione di una batteria agli ioni di litio, che avrebbe il vantaggio di essere anche ricaricabile (il prototipo non lo è).

Oltre a essere un progetto interessante per quanto riguarda la stampa 3D, questa è un'applicazione innovativa e importante del grafene. Abbiamo parlato di molti oggetti futuristici in grafene, dai preservativi alle lenti a contatto, ma non c'erano ancora stati molti dettagli su quello a cui questo materiale incredibile avrebbe potuto giungere. Vedere un dispositivo che usa materialmente il grafene, e che potrebbe essere disponibile per tutti nel futuro, è piuttosto esaltante.

"Se l'obiettivo è di costruire una stampante che può stampare tutto, allora è necessario combinare molti materiali diversi tra loro," ha affermato Stolyarov parlando dei suoi piani più ampi, e ha suggerito che il prossimo progetto per la stampa in 3D potrebbe essere un telefono cellulare.

Una stampate in 3D del genere sarebbe un oggetto interessante, non solo per il fai-da-te, ma anche per l'industria. "Rispetto agli altri metodi di manifattura ci sarebbe l'enorme vantaggio che non c'è bisogno del processo di assemblaggio delle parti," ha aggiunto. "E assemblare le parti è la parte del processo di produzione che richiede i costi maggiori." La forza lavoro robotizzata potrebbe dimostrarsi ancora una volta vincente sulla controparte umana.