 |
Робот питается от крошечной батарейки (Фото: Майкл Страно) |
Цинк-воздушная батарея поглощает кислород из окружающей среды и окисляет небольшое количество цинка. В результате реакции может генерироваться напряжение до 1 вольта. Эта энергия затем может питать датчик или небольшую роботизированную руку, способную поднимать и опускать предметы, например, инсулин, непосредственно в клетки организма больного диабетом.
Хотя микроскопические роботы уже давно предлагаются для доставки лекарств в определенные части тела, их обеспечение энергией остается сложной проблемой.
Многие современные устройства работают на солнечной энергии, то есть должны подвергаться воздействию солнечного света или управляться лазером. Однако ни один из них не может проникать глубоко в тело, поскольку должен быть постоянно подключен к источнику света.
«Если вы хотите, чтобы микроробот мог проникать в пространства, куда люди не могут попасть, он должен обладать более высоким уровнем автономности», — сказал старший автор исследования Майкл Страно, инженер-химик из Массачусетского технологического института.
Размер батареи составляет 0,01 миллиметра.
Это одна из самых маленьких батарей, когда-либо изобретённых. В 2022 году немецкие исследователи описали батарею размером в миллиметр, которую можно разместить на микрочипе. Батарея, разработанная Страно и его командой, примерно в 10 раз меньше: её длина составляет всего 0,1 миллиметра, а толщина — 0,002 миллиметра. (Средняя толщина человеческого волоса составляет около 0,1 миллиметра.)
Батарея состоит из двух компонентов: цинкового и платинового электродов. Они заключены в полимер SU-8. При реакции цинка с кислородом воздуха происходит реакция окисления, в результате которой высвобождаются электроны. Эти электроны поступают к платиновому электроду.
Аккумуляторы изготавливаются с помощью процесса фотолитографии, при котором светочувствительные материалы переносят нанометровые рисунки на кремниевые пластины. Этот метод широко применяется в производстве полупроводников. Страно и его коллеги сообщают в журнале Science Robotics, что позволяет быстро «напечатать» 10 000 аккумуляторов на каждой кремниевой пластине.
В новом исследовании учёные использовали провод для соединения этих крошечных батареек с микророботами, также разработанными в лаборатории Страно. Они проверили способность батареек питать мемристор.
Они также использовали сверхтонкую батарею для питания часовой схемы, позволяющей роботу отслеживать время, и двух нанодатчиков: один из углеродных нанотрубок, а другой — из дисульфида молибдена. По словам исследователей, такие микродатчики можно размещать в трубах или других труднодоступных местах.
Команда также использовала батареи для перемещения руки одного из микророботов. Эти крошечные приводы позволят медицинским роботам работать внутри тела, доставляя лекарства в определённое время или в определённое место.
Комментарий (0)