Hakowanie drukarki biurkowej w celu wytworzenia baterii i obwodów

Pod ławką w Sang-Young Lee Pracownia to zwykła, nieco zużyta drukarka atramentowa, którą zmodyfikował tak, że wypluwa układy elektroniczne i rodzaj urządzenia magazynującego energię zwanego superkondensatorem. Aby to zadziałało, Lee opróżnia wkłady atramentowe i napełnia je specjalnie opracowanymi materiałami akumulatorowymi i atramentami przewodzącymi. Po załadowaniu przetworzonym papierem jego zhakowane drukarki wytwarzają elastyczne, trwałe superkondensatory i proste komponenty obwodów w postaci mapy Republiki Korei w wysokiej rozdzielczości, kwiatka, logo lub innego pożądanego projektu.

Lee, chemik ds. akumulatorów w Ulsan Narodowy Instytut Nauki i Technologii (UNIST) w Korei Południowej od pięciu lat pracuje nad elastycznymi bateriami drukowanymi. Mówi, że architektura baterii nie zmieniła się od czasu narodzin baterii litowo-jonowej. Materiały magazynujące energię są odlewane na metalowej folii i pakowane z płynnym elektrolitem w kilka podstawowych kształtów – woreczki, monety, cylindry i prostokątne ogniwa pryzmatyczne. Na przykład konstrukcja monitorów stanu zdrowia do noszenia, czy to tekstylnych, czy noszonych na opasce, jest ograniczona potrzebą pojemnika na baterie lub etui. Zamiast tego Lee chce produkować elastyczne baterie, które znikają w projekcie i mogą być wykonane przy użyciu prostego sprzętu, takiego jak drukarka atramentowa.

Aby to zadziałało, musiał dostosować wszystkie materiały w przepisie. Jeśli atramenty rozmazują się lub spływają po papierze, superkondensator nie zadziała. Tak więc pierwszą warstwą do zadrukowania jest podkład celulozowy, który wchłania atrament i nie spływa. Za nimi plasują się nanorurki węglowe, które zastępują foliowy kolektor prądu w akumulatorze, oraz srebrne elektrody z nanoprzewodów, a następnie atrament elektrolityczny. Każdy atrament musiał być tak sformułowany, aby przepływał przez głowicę drukującą i nie zbijał się, gdy znajdował się we wkładzie.

Kluczem do systemu Lee było opracowanie elektrolitu kompatybilnego z drukiem atramentowym. Elektrolit, ośrodek przewodzący jony i elektrony, jest zazwyczaj cieczą. Lee jest pierwszą firmą, która stworzyła w pełni kompatybilny z atramentem zestaw materiałów, który zawiera elektrolit. Inne projekty badawcze, jak mówi, wymagają dodania ciekłego elektrolitu po wydrukowaniu innych części. Konieczność trzymania w tym płynie ogranicza konstrukcję drukowanej baterii. Istnieją materiały elektrolityczne w stanie stałym, ale nie są one kompatybilne z drukiem atramentowym i mogą nie być elastyczne.

Prototyp Lee, opisany w czasopiśmie Nauka o energii i środowisku , pokazuje, jak bateria i obwód znikają w projektach drukowanych. Na jednym wydrukowanym arkuszu słowo BATTERY zasila słowa Printed Circuit, które przenoszą energię elektryczną do diody LED. W projekcie opakowania na kubek do kawy superkondensator zasila czujnik, który włącza niebieskie światło po wydrukowanym słowie COLD lub czerwone światło po słowie HOT, w zależności od temperatury napoju.

„Celem Internetu rzeczy i przetwarzania wszechobecnego jest umieszczenie technologii w tle, abyśmy mogli wchodzić w interakcje ze światem w sposób, który wydaje się naturalny”, mówi Inna Lobel, inżynier mechanik i projektant przemysłowy w firmie projektowej. Żaba w Nowym Jorku. Te drukowane superkondensatory sugerują, jak mogą wyglądać takie technologie i materiały, mówi.

Jednak technologia jest w toku. Jako świadectwo nowości w tej dziedzinie, Lee musiał zbudować sprzęt do testowania swoich elastycznych akumulatorów. Wykonana na zamówienie maszyna mierzy wydajność elektryczną, gdy akumulatory są skręcane i w inny sposób odkształcane. Następnym krokiem jest dalsze ulepszanie całkowitego magazynowania energii przez drukowane urządzenia i próba drukowania na innych materiałach oprócz papieru.

ukryć