Cargada con un papel tratado, sus impresoras hackeadas producen supercondensadores flexibles y resistentes y sencillos componentes de circuito en forma de un mapa de alta resolución de la República de Corea, una flor, un logo o cualquier diseño deseado.
Lee es químico de baterías del Instituto Nacional Ulsan de Ciencia y Tecnología (UNIST, por sus siglas en inglés) de Corea del Sur, y lleva cinco años trabajando en baterías impresas y flexibles. "La arquitectura de la batería no ha cambiado desde el nacimiento de la batería de iones de litio", afirma. Los materiales para almacenar energía fundida son depositados sobre una lámina de metal y envueltos con un electrolito líquido para crear formas básicas: bolsitas, monedas, cilindros y células prismáticas rectangulares. Por ejemplo, el diseño de los rastreadores de salud portables, tanto si son incorporados en textiles como si se portan en la muñeca, está limitado por la necesidad de una caja o funda para alojar la batería. En lugar de eso, Lee quiere desarrollar baterías flexibles que se integren en el diseño y puedan ser fabricadas con equipos sencillos, como una impresora de chorros de tinta.
Para lograrlo, ha tenido que personalizar todos los materiales de la receta. Si las tintas se corren sobre el papel, el supercondensador no funcionará. Así que le primera capa impresa imprime celulosa para absorber la tinta e impedir que se corra. A esa capa le siguen nanotubos de carbono que sustituyen los colectores de corriente de aluminio de las baterías, y electrodos de nanocables de plata seguido por una tinta de electrolitos. Cada tinta tuvo que ser formulada para poder fluir por el cabezal de impresión y no se espesase dentro del cartucho.
La clave del sistema de Lee consiste en desarrollar un electrolito compatible con la impresión de chorros de tinta. El electrolito, el medio que conduce los iones y electrones, típicamente es líquido. Lee es el primero en producir un conjunto de materiales totalmente compatibles con la impresión de chorros de tinta que incluye el electrolito. Otros proyectos de investigación, apunta, requieren que un electrolito líquido sea añadido después de ser impresas las otras piezas. La necesidad de alojar ese líquido limita el diseño de una batería impresa. Existen materiales de electrolito de estado sólido, pero no son compatibles con la impresión de chorros de tinta y podrían no ser flexibles.
El prototipo de Lee, descrito en la revista Energy & Environmental Science, demuestra cómo la batería y el circuito se integran en los diseños impresos. En una hoja impresa, la palabra "Batería" alimenta las palabras "Circuito Impreso", que llevan electricidad hasta una LED. En un diseño para una funda para tazas de café, un supercondensador alimenta un sensor para encender una luz azul mediante la palabra impresa "Frío" o una luz roja mediante la palabra "Caliente" en función de la temperatura de la bebida en su interior.
Crédito: UNIST.
"El objetivo para inte et de las cosas y la computación ubicua es hacer que la tecnología se coloque en segunda fila para permiti os interactuar con el mundo de maneras que nos parezcan naturales", explica la ingeniera mecánica y diseñadora industrial Inna Lobel de la firma de diseño Frog. Estos supercondensadores impresos sugieren el aspecto que podrían tener tales tecnologías y materiales, afirma.
Aun así, es un trabajo que aún se encuentra en fase de desarrollo. En un testamento a la novedad del campo, Lee tuvo que construir los equipos para probar sus baterías flexibles. Una máquina personalizada mide el rendimiento eléctrico mientras las baterías son retorcidas y deformadas. El próximo paso será seguir mejorando la capacidad de almacenaje energético de los dispositivos impresos, explica, e intentar imprimir sobre diferentes materiales además del papel.