Έφτιαξε μια μικρή μπαταρία από μια τρίχα

TPO - Ερευνητές ανέπτυξαν μια μπαταρία λεπτή σαν τρίχα που μπορεί να τροφοδοτήσει ρομπότ μεγέθους τόσο μικρού όσο τα σημεία στίξης.

Μια μικροσκοπική μπαταρία τροφοδοτεί το ρομπότ (Φωτογραφία: Michael Strano)

Μια μπαταρία ψευδαργύρου-αέρα συλλαμβάνει οξυγόνο από το περιβάλλον και οξειδώνει μια μικροσκοπική ποσότητα ψευδαργύρου, μια αντίδραση που μπορεί να παράγει 1 βολτ. Αυτή η ενέργεια μπορεί στη συνέχεια να τροφοδοτήσει έναν αισθητήρα ή έναν μικρό ρομποτικό βραχίονα που μπορεί να ανυψώσει και να κατεβάσει ένα αντικείμενο όπως η ινσουλίνη απευθείας στα κύτταρα ενός διαβητικού.

Ενώ τα μικροσκοπικά ρομπότ έχουν προταθεί εδώ και καιρό για την παροχή φαρμάκων σε συγκεκριμένα σημεία του σώματος, η τροφοδότησή τους με ενέργεια παραμένει ένα δύσκολο πρόβλημα.

Πολλά από τα τρέχοντα σχέδια λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια, που σημαίνει ότι πρέπει να εκτίθενται στο ηλιακό φως ή να ελέγχονται από λέιζερ. Ωστόσο, κανένα από τα δύο δεν μπορεί να διεισδύσει βαθιά στο σώμα, επειδή πρέπει πάντα να είναι συνδεδεμένα με μια πηγή φωτός.

«Αν θέλετε ένα μικρορομπότ να μπορεί να εισέρχεται σε χώρους στους οποίους οι άνθρωποι δεν μπορούν να εισέλθουν, πρέπει να έχει υψηλότερο βαθμό αυτονομίας», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Μάικλ Στράνο, χημικός μηχανικός στο MIT.

Η μπαταρία έχει μέγεθος 0,01 χιλιοστών.

Είναι μία από τις μικρότερες μπαταρίες που έχουν εφευρεθεί ποτέ. Το 2022, ερευνητές στη Γερμανία περιέγραψαν μια μπαταρία μεγέθους χιλιοστού που θα μπορούσε να χωρέσει σε ένα μικροτσίπ. Η μπαταρία του Στράνο και της ομάδας του είναι περίπου 10 φορές μικρότερη, με μήκος μόλις 0,1 χιλιοστό και πάχος 0,002 χιλιοστά. (Η μέση ανθρώπινη τρίχα έχει πάχος περίπου 0,1 χιλιοστό.)

Η μπαταρία αποτελείται από δύο εξαρτήματα, ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου και ένα ηλεκτρόδιο πλατίνας. Είναι ενσωματωμένα σε ένα πολυμερές που ονομάζεται SU-8. Όταν ο ψευδάργυρος αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα, δημιουργεί μια αντίδραση οξείδωσης που απελευθερώνει ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια ρέουν προς το ηλεκτρόδιο πλατίνας.

Οι μπαταρίες κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται φωτολιθογραφία, η οποία χρησιμοποιεί φωτοευαίσθητα υλικά για τη μεταφορά μοτίβων μεγέθους νανομέτρου σε πλακίδια πυριτίου. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή ημιαγωγών. Μπορεί να «εκτυπώσει» γρήγορα 10.000 μπαταρίες σε κάθε πλακίδιο πυριτίου, αναφέρουν ο Στράνο και οι συνάδελφοί του στο περιοδικό Science Robotics.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα καλώδιο για να συνδέσουν αυτές τις μικροσκοπικές μπαταρίες με μικρορομπότ που ανέπτυξε επίσης το εργαστήριο του Strano. Δοκίμασαν την ικανότητα της μπαταρίας να τροφοδοτεί ένα memristor.

Χρησιμοποίησαν επίσης μια μικρομπαταρία για να τροφοδοτήσουν ένα κύκλωμα ρολογιού που επιτρέπει στο ρομπότ να παρακολουθεί τον χρόνο, καθώς και να τροφοδοτήσουν δύο αισθητήρες νανομεγέθους, ο ένας κατασκευασμένος από νανοσωλήνες άνθρακα και ο άλλος από δισουλφίδιο του μολυβδαινίου. Μικροαισθητήρες σαν αυτούς θα μπορούσαν να πέσουν σε σωλήνες ή άλλα δυσπρόσιτα σημεία, ανέφεραν οι ερευνητές.

Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης μπαταρίες για να κινήσει ένα χέρι σε ένα από τα μικρορομπότ. Αυτοί οι μικροσκοπικοί κινητήρες θα μπορούσαν να επιτρέψουν σε ιατρικά ρομπότ να εργάζονται μέσα στο σώμα για να χορηγούν φάρμακα σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή ή τοποθεσία.

Χα Θου

Σύμφωνα με το Live Science