 |
Тип миниатюрной батареи, питающей робота (Фото: Майкл Страно) |
Цинково-воздушные батареи поглощают кислород из окружающей среды и окисляют крошечные количества цинка, в результате чего генерируется 1 вольт. Эта энергия затем может питать датчики или небольшие роботизированные манипуляторы, которые могут поднимать и опускать объекты, такие как инсулин, непосредственно в клетки людей, страдающих диабетом.
Хотя микроскопические роботы уже давно предлагаются для доставки лекарств в определенные точки тела, обеспечение их работы по-прежнему остается сложной задачей.
Многие современные конструкции используют солнечную энергию, а это значит, что они должны подвергаться воздействию солнечного света или управляться лазерами. Но ни то, ни другое не может проникать глубоко в тело, поскольку они должны постоянно быть подключены к источнику света.
«Если вам нужен микроробот, способный проникать в недоступные для человека пространства, ему необходима более высокая степень автономности», — сказал ведущий автор исследования Майкл Страно, инженер-химик из Массачусетского технологического института.
Размер батареи составляет 0,01 миллиметра.
Это одна из самых маленьких батарей, когда-либо изобретенных. В 2022 году исследователи из Германии описали батарею размером в миллиметр, которая может поместиться на микрочипе. Батарея Страно и его команды примерно в 10 раз меньше, ее длина составляет всего 0,1 миллиметра, а толщина — 0,002 миллиметра (средняя толщина человеческого волоса составляет около 0,1 миллиметра).
Эта батарея состоит из двух компонентов: цинкового электрода и платинового электрода. Они заключены в полимер под названием SU-8. При взаимодействии цинка с кислородом из воздуха происходит окислительная реакция, в результате которой высвобождаются электроны. Эти электроны поступают на платиновый электрод.
Батареи изготавливаются с использованием процесса, называемого фотолитографией, который использует светочувствительные материалы для переноса нанометровых узоров на кремниевые пластины. Этот метод широко используется для производства полупроводников. Он позволяет быстро «напечатать» 10 000 батарей на каждой кремниевой пластине, как сообщили Страно и его коллеги в журнале Science Robotics.
В новом исследовании ученые использовали провод для соединения этих крошечных батарей с микроскопическими роботами, которые также разрабатывает лаборатория Страно. Они проверили способность батареи питать мемристор.
Они также использовали сверхтонкие батареи для питания схемы часов, что позволило роботу отслеживать время и питать два наноразмерных датчика: один из углеродных нанотрубок, а другой из дисульфида молибдена. По словам исследователей, такие микросенсоры можно опускать в трубы или другие труднодоступные места.
Исследовательская группа также использовала батареи для питания манипулятора одного из микророботов. Эти крошечные приводы могут позволить медицинским роботам работать внутри тела, доставляя лекарства в определенное время или место.
Комментарий (0)