3D微电池：一个超低功耗应用的未来选择？

        即便是那些微型微功耗电路也需要电源，而且该电源必须是一个截然不同的分立元件，当然，电源的个头通常也会比所需供电的电路大。虽然能源采集是获取所需电能的一种方法，但是很多时候这种方法都可能不可用、不实际或效率极低。
而这正是叠层制造(也称3D制造或快速成型)技术可能的用武之地。最近我看到了一条题为《使用叠层制造技术生产微电池》的短新闻，附带有内容详实的图片和视频，新闻总结了近期一篇探讨研究者是如何使用叠层制造技术制造针头大小的锂离子电池的期刊论文(参见《集成锂离子微电池结构的3D打印技术》及其《支持信息》,见http://onlinelibrary.wiley.com/)，更多详情可见《支持信息》中的图S4)。虽然这种电池无法存储大量能量，但是对部分应用来说还是够用的，特别是那些一次性或短期应用。
我了解到叠层制造和快速成型技术近来备受关注。它是一种材料、设备、软件和技术的奇妙结合，使我们能够使用各种材料从零开始搭建中小型零部件，这些材料包括各种塑料树脂、烧结能量金属，甚至还有淀粉基复合材料。
我曾亲眼目睹一些叠层制造设备在CAD程序的驱动下搭建小型零部件。一些叠层制造设备使用激光来固化平台上的原材料，还有一些叠层制造设备使用大众化喷墨打印机技术的一种变种技术来精确喷涂原材料。
我还曾经看到过一个视频，讲述的是在一个实验项目中使用“喷墨”叠层制造设备和人体组织细胞为事故受害者培养出了一只人工耳朵。毫无疑问，整个过程令人叹为观止(快速成型技术的理念体系与生产启示和LPKF激光电子股份有限公司等厂商生产的那些了不起的设备有异曲同工之处，可以在布局文件的驱动下使用数控路由器和激光器精确制造非蚀刻“印刷电路”板，并且就在你的眼前完成)。
但是，在某种程度上，我也有些怀疑和担心叠层制造/快速成型技术是否受到了过多的关注和议论。那么多的投资者和相关人士都在寻找“明日之星”，可能会造成一种回音效应—过分放大一项新兴技术所应得到的合理关注。而接下来这项技术就会被吹捧炒作成为一切问题的答案。“3D视频”或“立体电视”被视为明日之星也就是几年前的事，之后结果如何我们也都知道了。
但不可否认的是，叠层制造技术是切切实实能够解决很多问题的一门技术，同时也为现有制造目标和新制造目标的实现开辟了新的途径。对于短期或定制生产流程来说，这一技术更具重要意义，免去了昂贵、正规工装的需求。
看着采用叠层制造技术生产的实验电池，我不禁想到某一天我们会不会就在集成电路芯片上制造小型电池，作为生产工序的最后步骤之一。那么整个电路及其电源就可以封装在一起，随时可用，需要的时候再加上一些输入/输出外接引线。
如果你对叠层制造和快速成型技术的发展有兴趣，有许多不错的资料可供参考。《Desktop Engineering》杂志就是一个不错的选择，不仅介绍了未来的技术趋势，还会有当今的技术热点说明。其中有一个名为“它们是如何做到的”(how they did it)有趣板块，给出了许多使用快速成型设备和材料以CAD/CAM程序驱动完成的产品设计实例。大家还可以关注Wiley的《先进材料》(Advanced Materials)周刊，从中可以洞悉材料科学的研究进展，而这些都是我们取得科技进步的基础。
你是否关注过叠层制造/快速成型技术？如果有的话，你认为它将在哪些方面、以何种方式助力您的下一个设计或者改变您的产品设计方法？