باتری‌های کوچکی از یک رشته مو ساخته شده‌اند.

TPO - محققان باتری به نازکی یک تار مو ساخته‌اند که می‌تواند ربات‌هایی به کوچکی یک علامت نگارشی را تغذیه کند.

نوعی باتری مینیاتوری که نیروی ربات را تامین می‌کند (عکس: مایکل استرانو)

باتری‌های روی-هوا اکسیژن را از محیط اطراف جذب کرده و مقادیر بسیار کمی از روی را اکسید می‌کنند، واکنشی که می‌تواند ۱ ولت تولید کند. این انرژی می‌تواند حسگرها یا بازوهای رباتیک کوچکی را که می‌توانند اشیاء مانند انسولین را بلند کرده و مستقیماً به سلول‌های افراد مبتلا به دیابت برسانند، تغذیه کند.

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

بسیاری از طرح‌های فعلی از انرژی خورشیدی استفاده 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 داشته باشید که بتواند وارد فضاهایی شود که برای انسان‌ها غیرقابل دسترس است، باید درجه بالاتری از خودمختاری داشته باشد.»

باتری 0.01 میلی‌متر قطر دارد.

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 الکترون آزاد می‌کند. این الکترون‌ها به سمت الکترود پلاتین جریان می‌یابند.

این باتری‌ها با استفاده از فرآیندی به نام فوتولیتوگرافی تولید می‌شوند که در آن از مواد حساس به نور برای انتقال الگوهای نانومتری روی ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌شود. این روش معمولاً برای ساخت نیمه‌هادی‌ها استفاده می‌شود. استرانو و همکارانش در مجله Science Robotics گزارش دادند که این روش می‌تواند به سرعت 10000 باتری را روی هر ویفر سیلیکونی "چاپ" کند.

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

آنها همچنین از باتری‌های فوق نازک برای تأمین انرژی مدار ساعت استفاده کردند که به ربات اجازه می‌دهد زمان را ردیابی کند و دو حسگر نانومقیاس، یکی ساخته شده از نانولوله‌های کربنی و دیگری از دی‌سولفید مولیبدن، را تغذیه کند. به گفته محققان، میکروسنسورهایی مانند این را می‌توان در لوله‌ها یا سایر مکان‌های صعب‌العبور قرار داد.

تیم تحقیقاتی همچنین از باتری‌ها برای تأمین انرژی بازوی یکی از میکروربات‌ها استفاده کرد. این محرک‌های کوچک می‌توانند به ربات‌های پزشکی اجازه دهند تا در داخل بدن عمل کنند و دارو را در زمان یا مکان خاصی تحویل دهند.

ها تو

به نقل از لایو ساینس