 |
Ett litet batteri driver roboten (Foto: Michael Strano) |
Ett zink-luft-batteri fångar syre från omgivningen och oxiderar en liten mängd zink, en reaktion som kan generera 1 volt. Denna energi kan sedan driva en sensor eller en liten robotarm som kan lyfta och sänka ett föremål som insulin direkt in i en diabetikers celler.
Medan mikroskopiska robotar länge har föreslagits för att leverera läkemedel till specifika platser i kroppen, är det fortfarande ett svårt problem att driva dem.
Många nuvarande modeller är soldrivna, vilket innebär att de måste utsättas för solljus eller styras av lasrar. Men ingen av dem kan tränga djupt in i kroppen eftersom de alltid måste vara anslutna till en ljuskälla.
"Om man vill att en mikrorobot ska kunna ta sig in i utrymmen som människor inte kan ta sig in i, måste den ha en högre grad av autonomi", säger Michael Strano, kemiingenjör vid MIT, seniorförfattare till studien.
Batteriet är 0,01 millimeter stort.
Det är ett av de minsta batterier som någonsin uppfunnits. År 2022 beskrev forskare i Tyskland ett millimeterstort batteri som kunde passa på ett mikrochip. Strano och hans teams batteri är ungefär 10 gånger mindre, bara 0,1 millimeter långt och 0,002 millimeter tjockt. (Ett genomsnittligt människohårstrå är ungefär 0,1 millimeter tjockt.)
Batteriet har två komponenter, en zinkelektrod och en platinaelektrod. De är inbäddade i en polymer som kallas SU-8. När zinken reagerar med syre från luften skapas en oxidationsreaktion som frigör elektroner. Dessa elektroner strömmar till platinaelektroden.
Batterierna tillverkas med hjälp av en process som kallas fotolitografi, vilket innebär att ljuskänsliga material överför nanometerstora mönster till kiselskivor. Denna metod används ofta för att tillverka halvledare. Den kan snabbt "skriva ut" 10 000 batterier på varje kiselskiva, rapporterar Strano och hans kollegor i tidskriften Science Robotics.
I den nya studien använde forskarna en sladd för att ansluta dessa små batterier till mikrorobotar som Stranos laboratorium också utvecklat. De testade batteriets förmåga att driva en memristor.
De använde också ett mikrobatteri för att driva en klockkrets som gör att roboten kan hålla reda på tiden, och för att driva två nanosensorer, en gjord av kolnanorör och den andra av molybdendisulfid. Mikrosensorer som dessa skulle kunna placeras i rör eller andra svåråtkomliga platser, sa forskarna.
Teamet använde också batterier för att röra en arm på en av mikrorobotarna. Dessa små motorer skulle kunna göra det möjligt för medicinska robotar att arbeta inuti kroppen för att leverera läkemedel vid en specifik tidpunkt eller plats.
Kommentar (0)