Van een haar een kleine batterij gemaakt

Een kleine batterij gemaakt met behulp van een haarfoto 1

Een kleine batterij drijft de robot aan (Foto: Michael Strano)

Een zink-luchtbatterij vangt zuurstof op uit de omgeving en oxideert een kleine hoeveelheid zink, een reactie die 1 volt kan genereren. Deze energie kan vervolgens een sensor of een kleine robotarm aandrijven die een object zoals insuline direct in de cellen van een diabetespatiënt kan optillen en laten zakken.

Er wordt al langer gedacht dat microscopische robots medicijnen op specifieke plekken in het lichaam kunnen afleveren. Het is echter nog steeds een lastig probleem om ze aan te drijven.

Veel huidige ontwerpen werken op zonne-energie, wat betekent dat ze aan zonlicht moeten worden blootgesteld of door lasers moeten worden aangestuurd. Maar geen van beide kan diep in het lichaam doordringen, omdat ze altijd verbonden moeten zijn met een lichtbron.

"Als je wilt dat een microrobot ruimtes kan bereiken waar mensen niet kunnen komen, moet hij een hogere mate van autonomie hebben", aldus Michael Strano, hoofdauteur van de studie en scheikundig ingenieur bij MIT.

De batterij is 0,01 millimeter groot.

Het is een van de kleinste batterijen ooit uitgevonden. In 2022 beschreven onderzoekers in Duitsland een batterij ter grootte van een millimeter die op een microchip zou passen. De batterij van Strano en zijn team is ongeveer 10 keer kleiner, met een lengte van slechts 0,1 millimeter en een dikte van 0,002 millimeter. (Een gemiddelde mensenhaar is ongeveer 0,1 millimeter dik.)

De batterij bestaat uit twee componenten: een zinkelektrode en een platina-elektrode. Deze zijn ingebed in een polymeer genaamd SU-8. Wanneer het zink reageert met zuurstof uit de lucht, ontstaat er een oxidatiereactie waarbij elektronen vrijkomen. Deze elektronen stromen naar de platina-elektrode.

De batterijen worden gemaakt met behulp van een proces genaamd fotolithografie, waarbij lichtgevoelige materialen worden gebruikt om nanometergrote patronen over te brengen op siliciumwafers. Deze methode wordt vaak gebruikt bij de productie van halfgeleiders. Strano en zijn collega's rapporteren in het tijdschrift Science Robotics dat ze snel 10.000 batterijen op elke siliciumwafer kunnen 'printen'.

In de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers een draad om deze kleine batterijen te verbinden met microrobots die ook door Strano's lab waren ontwikkeld. Ze testten het vermogen van de batterij om een memristor van stroom te voorzien.

Ze gebruikten ook een microbatterij om een klokcircuit van stroom te voorzien waarmee de robot de tijd kan bijhouden, en om twee nanosensoren van stroom te voorzien, één gemaakt van koolstofnanobuisjes en de andere van molybdeendisulfide. Dergelijke microsensoren konden in leidingen of andere moeilijk bereikbare plaatsen worden geplaatst, aldus de onderzoekers.

Het team gebruikte ook batterijen om een arm van een van de microrobots te bewegen. Deze kleine motoren zouden medische robots in staat kunnen stellen om in het lichaam te werken en medicijnen op een specifiek tijdstip of locatie af te leveren.

Reactie (0)