صنع بطارية صغيرة من شعرة

TPO - نجح باحثون في تطوير بطارية رقيقة للغاية يمكنها تشغيل الروبوتات الصغيرة بحجم علامات الترقيم.

بطارية صغيرة تزود الروبوت بالطاقة (صورة: مايكل سترانو)

تلتقط بطارية الزنك والهواء الأكسجين من البيئة المحيطة، وتُؤكسد كمية ضئيلة منه، وهو تفاعل يمكن أن يُولّد فولتًا واحدًا. تُشغّل هذه الطاقة بعد ذلك جهاز استشعار أو ذراعًا روبوتية صغيرة قادرة على رفع وإنزال جسم مثل الأنسولين مباشرةً إلى خلايا مريض السكري.

رغم أن الروبوتات المجهرية كانت مقترحة منذ فترة طويلة لتوصيل الأدوية إلى مواقع محددة في الجسم، إلا أن تزويدها بالطاقة لا يزال يمثل مشكلة صعبة.

العديد من التصاميم الحالية تعمل بالطاقة الشمسية، ما يعني أنها يجب أن تتعرض لأشعة الشمس أو يتم التحكم بها بالليزر. لكن أياً منهما لا يستطيع اختراق الجسم بعمق، إذ يجب توصيله دائمًا بمصدر ضوء.

وقال مايكل سترانو، كبير مؤلفي الدراسة وهو مهندس كيميائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إذا كنت تريد أن يتمكن روبوت صغير من الوصول إلى أماكن لا يستطيع البشر الوصول إليها، فإنه يحتاج إلى درجة أعلى من الاستقلالية".

حجم البطارية هو 0.01 ملليمتر.

إنها واحدة من أصغر البطاريات التي تم اختراعها على الإطلاق. في عام ٢٠٢٢، وصف باحثون في ألمانيا بطارية بحجم مليمتر واحد يمكن وضعها على شريحة إلكترونية. بطارية سترانو وفريقه أصغر بحوالي ١٠ مرات، حيث يبلغ طولها ٠٫١ مليمتر فقط وسمكها ٠٫٠٠٢ مليمتر. (يبلغ سمك شعرة الإنسان المتوسطة حوالي ٠٫١ مليمتر).

تتكون البطارية من مكونين: قطب زنك وقطب بلاتين. وهما مُدمجان في بوليمر يُسمى SU-8. عندما يتفاعل الزنك مع الأكسجين من الهواء، يُحدث تفاعل أكسدة يُطلق الإلكترونات. تتدفق هذه الإلكترونات إلى قطب البلاتين.

تُصنع البطاريات باستخدام عملية تُسمى الطباعة الضوئية، والتي تستخدم مواد حساسة للضوء لنقل أنماط نانومترية الحجم إلى رقائق السيليكون. تُستخدم هذه الطريقة عادةً في تصنيع أشباه الموصلات. ويمكنها "طباعة" 10,000 بطارية بسرعة على كل رقاقة سيليكون، وفقًا لما ذكره سترانو وزملاؤه في مجلة "ساينس روبوتيكس".

في الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون سلكًا لتوصيل هذه البطاريات الصغيرة بالروبوتات الدقيقة التي طورها مختبر سترانو أيضًا. واختبروا قدرة البطارية على تشغيل مقاوم ذاكرة.

استخدموا أيضًا بطارية دقيقة لتشغيل دائرة ساعة تُمكّن الروبوت من تتبع الوقت، ولتشغيل مستشعرين نانويين، أحدهما مصنوع من أنابيب الكربون النانوية والآخر من ثاني كبريتيد الموليبدينوم. وأوضح الباحثون أنه يُمكن وضع هذه المستشعرات الدقيقة في الأنابيب أو في أماكن يصعب الوصول إليها.

استخدم الفريق أيضًا بطاريات لتحريك ذراع أحد الروبوتات الدقيقة. هذه المحركات الصغيرة تُمكّن الروبوتات الطبية من العمل داخل الجسم لتوصيل الأدوية في وقت أو مكان محدد.

ها ثو

وفقًا لموقع Live Science