Инженеры Массачусетского технологического института разрабатывают батареи размером меньше песчинки для питания микророботов клеточного вида. Это позволит применять микророботов для доставки лекарств в организм человека, а также для других приложений, например, при поиске утечек в газопроводах.
Батарея имеет длину 0,1 мм и толщину 0,002 мм — примерно с человеческий волос — и может захватывать кислород из воздуха, чтобы использовать его для окисления цинка, создавая ток с потенциалом до 1 вольта. Исследователи показали, что этого достаточно для питания небольшой схемы, датчика или привода.
В течение нескольких лет лаборатория МТИ работала над крошечными роботами, которые могут чувствовать и реагировать на раздражители в своей среде. Одной из основных проблем при разработке стало обеспечение таких роботов достаточным количеством энергии.
Другие исследователи показали, что они могут питать микроустройства с помощью солнечной энергии, но ограничение этого подхода заключается в том, что на роботов в любое время должен быть направлен лазер или другой источник света. Такие устройства известны как «марионетки», потому что они управляются внешним источником питания. Наличие батареи сделает их автономными.
Инженеры решили использовать тип батареи, известный как цинково-воздушный. Эти батареи имеют более длительный срок службы, чем многие другие типы, из-за высокой плотности энергии, и часто используются в слуховых аппаратах.
Батарея состоит из цинкового электрода, соединённого с платиновым, который встроен в полоску полимера под названием SU-8. Когда эти электроды взаимодействуют с молекулами кислорода из воздуха, цинк окисляется и высвобождает электроны.
Исследователи показали, что батарея может обеспечить достаточно энергии для питания привода — в данном случае роботизированной руки, которую можно поднимать и опускать. Батарея также может питать мемристор и часовую схему, которая позволяет роботизированным устройствам отслеживать время. Наконец, она способна обеспечить достаточно энергии для работы двух разных типов датчиков, которые изменяют свое электрическое сопротивление при столкновении с химическими веществами в окружающей среде. Один из них изготовлен из дисульфида молибдена, а другой — из углеродных нанотрубок.
Исследовании исследователи использовали провод для подключения своей батареи к внешнему устройству, но в будущем они планируют создать роботов, в которых батарея будет встроенной. Также инженеры работают над увеличением напряжения батареи, что может открыть дополнительные возможности применения.
В 2022 году исследователи Хемницкого технологического университета при участии IFW Dresden и Чанчуньского института прикладной химии представили батарею размером менее одного квадратного миллиметра, интегрируемую в микросхему. Команда применила токосъемники и электродные ленты в микромасштабе; аналогичный процесс используется Tesla в производстве аккумуляторов для электромобилей.
Источник: habr.com
