ساخت باتری کوچک از مو

با استفاده از مو، یک باتری کوچک درست کردم (عکس ۱)

یک باتری کوچک، ربات را تغذیه می‌کند (عکس: مایکل استرانو)

یک باتری روی-هوا، اکسیژن را از محیط اطراف جذب کرده و مقدار بسیار کمی از روی را اکسید می‌کند، واکنشی که می‌تواند ۱ ولت تولید کند. این انرژی می‌تواند یک حسگر یا یک بازوی رباتیک کوچک را تغذیه کند که می‌تواند جسمی مانند انسولین را مستقیماً بلند کرده و پایین بیاورد و به سلول‌های فرد دیابتی برساند.

اگرچه مدت‌هاست که ربات‌های میکروسکوپی برای رساندن دارو به نقاط خاص بدن پیشنهاد شده‌اند، اما تأمین انرژی آنها همچنان یک مشکل دشوار است.

بسیاری از طرح‌های فعلی با انرژی خورشیدی کار می‌کنند، به این معنی که باید در معرض نور خورشید قرار گیرند یا توسط لیزر کنترل شوند. اما هیچ‌کدام نمی‌توانند به عمق بدن نفوذ کنند زیرا همیشه باید به یک منبع نور متصل باشند.

مایکل استرانو، نویسنده ارشد این مطالعه و مهندس شیمی در دانشگاه MIT، گفت: «اگر می‌خواهید یک میکروربات بتواند به فضاهایی که انسان‌ها نمی‌توانند وارد شوند، وارد شود، باید درجه بالاتری از خودمختاری داشته باشد.»

اندازه باتری 0.01 میلی‌متر است.

این یکی از کوچکترین باتری‌هایی است که تاکنون اختراع شده است. در سال ۲۰۲۲، محققان آلمانی یک باتری میلی‌متری را توصیف کردند که می‌توانست روی یک میکروچیپ قرار گیرد. باتری استرانو و تیمش حدود ۱۰ برابر کوچکتر است و فقط ۰.۱ میلی‌متر طول و ۰.۰۰۲ میلی‌متر ضخامت دارد. (به طور متوسط ضخامت موی انسان حدود ۰.۱ میلی‌متر است.)

این باتری دو جزء دارد، یک الکترود روی و یک الکترود پلاتین. آنها در پلیمری به نام SU-8 جاسازی شده‌اند. وقتی روی با اکسیژن هوا واکنش می‌دهد، یک واکنش اکسیداسیون ایجاد می‌کند که الکترون‌ها را آزاد می‌کند. این الکترون‌ها به سمت الکترود پلاتین جریان می‌یابند.

این باتری‌ها با استفاده از فرآیندی به نام فوتولیتوگرافی ساخته می‌شوند که از مواد حساس به نور برای انتقال الگوهای نانومتری روی ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌کند. این روش معمولاً برای ساخت نیمه‌هادی‌ها استفاده می‌شود. استرانو و همکارانش در مجله Science Robotics گزارش می‌دهند که این روش می‌تواند به سرعت 10،000 باتری را روی هر ویفر سیلیکونی "چاپ" کند.

در مطالعه جدید، محققان از یک سیم برای اتصال این باتری‌های کوچک به میکروربات‌هایی که آزمایشگاه استرانو نیز توسعه داده بود، استفاده کردند. آنها توانایی باتری را برای تأمین انرژی یک ممریستور آزمایش کردند.

آنها همچنین از یک میکروباتری برای تغذیه مدار ساعت که به ربات اجازه می‌دهد زمان را پیگیری کند و همچنین برای تغذیه دو حسگر نانومقیاس، یکی ساخته شده از نانولوله‌های کربنی و دیگری از دی‌سولفید مولیبدن، استفاده کردند. محققان گفتند میکروحسگرهایی مانند این را می‌توان در لوله‌ها یا سایر مکان‌های صعب‌العبور قرار داد.

این تیم همچنین از باتری‌ها برای حرکت دادن بازوی یکی از میکروربات‌ها استفاده کرد. این موتورهای کوچک می‌توانند به ربات‌های پزشکی اجازه دهند تا در داخل بدن کار کنند و داروها را در یک زمان یا مکان خاص تحویل دهند.

هکتار پنجشنبه

به نقل از لایو ساینس