I ricercatori dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) hanno sviluppato un inchiostro per generatori microtermoelettrici di scrittura 3D. Questi generatori mostrano la promessa di essere abbastanza piccoli e personalizzabili da adattarsi all’elettronica indossabile, aprendo la possibilità che possano, un giorno, sostituire le batterie convenzionali.
I materiali termoelettrici creano energia portando rapidamente calore elevato in un’area più fresca. Questa tecnologia ha il potenziale per diventare una fonte valida ed economica di energia rinnovabile convertendo il calore disperso in energia utilizzabile.
I moduli termoelettrici per la raccolta di energia potrebbero essere potenzialmente integrati nei sistemi che servono; tuttavia, le pratiche di produzione convenzionali sono complesse, costose e sono state in grado di produrre solo strutture bidimensionali, limitando l’efficienza e il potenziale diffuso. Gli scienziati dell’UNIST sono stati in grado di sviluppare una formula di inchiostro per la stampa 3D su microscala di parti termoelettriche. I ricercatori hanno esaminato la reologia colloidale dell’inchiostro, ovvero la dimensione e il modello delle particelle cariche. Quello che hanno determinato è che le particelle più piccole e raggruppate più strette producono una viscosità più elevata. Controllando l’ossidazione superficiale, il team potrebbe migliorare le proprietà reologiche.
Ciò ha portato i ricercatori a sviluppare un inchiostro che stampava un generatore con colonne minuscole e robuste (altezza 1,4 mm, diametro 0,55 mm) su un chip di silicio. Quando il generatore veniva riscaldato da un lato e raffreddato dall’altro, produceva 479 W di potenza, energia sufficiente per una rete di piccoli sensori wireless. L’inchiostro è un materiale particellare a base di (Vi,Sb)2(Te,Se)3 progettato per un’elevata viscoelasticità, senza la necessità di leganti organici, e che può essere scritto direttamente in architetture complesse.
“Se utilizziamo la tecnologia di stampa 3D nella produzione di materiali termoelettrici, saremo in grado di superare i limiti dei materiali convenzionali”, ha affermato il professor Han Gi Chae del Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali dell’UNIST. “La nuova tecnologia per fornire caratteristiche viscoelastiche ai materiali stampati in 3D sarà utilizzata in vari altri settori”.
Tale tecnologia potrebbe essere utilizzata ovunque ci sia una rapida generazione e raffreddamento del calore, come le turbine eoliche, le fabbriche o persino il corpo umano . Lo stesso team scientifico ha sviluppato tangenzialmente tubi per la generazione di energia stampati in 3D in grado di convertire il calore disperso dai sistemi di scarico industriali o automobilistici. Hanno usato un processo basato sull’estrusione per stampare un materiale fatto di piombo (Pb) e tellurio (Te) in forme simili a tubi.
Il professor Jae Sung del Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali dell’UNIST afferma: “Attraverso questa ricerca, saremo in grado di convertire efficacemente il calore generato dai camini delle fabbriche, il tipo più comune di fonte di calore di scarto, in elettricità”.
