ทำแบตเตอรี่ขนาดเล็กจากเส้นผม

แบตเตอรี่ขนาดเล็กจ่ายพลังงานให้กับหุ่นยนต์ (ภาพถ่าย: Michael Strano)

แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศจะจับออกซิเจนจากสิ่งแวดล้อมรอบข้างแล้วออกซิไดซ์สังกะสีจำนวนเล็กน้อย ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ 1 โวลต์ พลังงานดังกล่าวสามารถจ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์หรือแขนหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถยกและลดวัตถุ เช่น อินซูลิน ลงไปในเซลล์ของผู้ป่วยเบาหวานได้โดยตรง

แม้ว่าจะมีการเสนอให้นำหุ่นยนต์จุลภาคมาใช้เพื่อส่งยาไปยังตำแหน่งที่เจาะจงในร่างกายมานานแล้ว แต่การจ่ายพลังงานให้หุ่นยนต์ยังคงเป็นปัญหาที่ยาก

การออกแบบปัจจุบันจำนวนมากใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่าจะต้องได้รับแสงแดดหรือควบคุมด้วยเลเซอร์ แต่ทั้งสองอย่างไม่สามารถแทรกซึมเข้าในร่างกายได้ลึกนักเนื่องจากจะต้องเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดแสงอยู่เสมอ

Michael Strano ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาวิจัยและเป็นวิศวกรเคมีที่ MIT กล่าวว่า “หากคุณต้องการให้ไมโครโรบอตสามารถเข้าถึงพื้นที่ที่มนุษย์เข้าไม่ได้ มันจะต้องมีระดับความเป็นอิสระที่สูงกว่า”

แบตเตอรี่มีขนาด 0.01 มิลลิเมตร

นี่คือแบตเตอรี่ขนาดเล็กที่สุดที่เคยประดิษฐ์ขึ้นมา ในปี 2022 นักวิจัยในเยอรมนีได้อธิบายเกี่ยวกับแบตเตอรี่ขนาดมิลลิเมตรที่สามารถใส่ลงในไมโครชิปได้ แบตเตอรี่ของ Strano และทีมของเขามีขนาดเล็กกว่าประมาณ 10 เท่า โดยมีความยาวเพียง 0.1 มิลลิเมตรและหนา 0.002 มิลลิเมตร (เส้นผมของมนุษย์โดยเฉลี่ยมีความหนาประมาณ 0.1 มิลลิเมตร)

แบตเตอรี่นี้มีส่วนประกอบสองส่วน ได้แก่ อิเล็กโทรดสังกะสีและอิเล็กโทรดแพลทินัม พวกมันฝังอยู่ในโพลิเมอร์ที่เรียกว่า SU-8 เมื่อสังกะสีทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจากอากาศ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ปลดปล่อยอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเหล่านี้ไหลไปที่อิเล็กโทรดแพลทินัม

แบตเตอรี่ถูกผลิตโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า โฟโตลีโทกราฟี ซึ่งใช้วัสดุที่ไวต่อแสงในการถ่ายโอนรูปแบบขนาดนาโนเมตรลงบนเวเฟอร์ซิลิกอน วิธีการนี้ใช้กันทั่วไปในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ Strano และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานในวารสาร Science Robotics ว่าอุปกรณ์นี้สามารถ “พิมพ์” แบตเตอรี่ 10,000 ก้อนลงบนเวเฟอร์ซิลิกอนแต่ละอันได้อย่างรวดเร็ว

ในการศึกษาวิจัยใหม่นี้ นักวิจัยได้ใช้สายไฟเพื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่ขนาดเล็กเหล่านี้เข้ากับไมโครโรบอตที่ห้องทดลองของ Strano ก็ได้พัฒนาเช่นกัน พวกเขาได้ทดสอบความสามารถของแบตเตอรี่ในการจ่ายไฟให้กับเมมริสเตอร์

พวกเขายังใช้แบตเตอรี่แบบบางเฉียบเพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรนาฬิกาซึ่งทำให้หุ่นยนต์สามารถติดตามเวลาได้และจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์ขนาดนาโนสองตัว โดยตัวหนึ่งทำจากนาโนท่อคาร์บอน และอีกตัวทำจากโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ตามที่นักวิจัยได้กล่าวไว้ ไมโครเซนเซอร์ประเภทนี้อาจถูกหย่อนลงไปในท่อหรือบริเวณอื่นๆ ที่เข้าถึงได้ยาก

ทีมยังได้ใช้แบตเตอรี่ในการขยับแขนของไมโครโรบอตตัวหนึ่งด้วย การเคลื่อนไหวเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้ช่วยให้หุ่นยนต์ ทางการแพทย์ สามารถทำงานภายในร่างกายเพื่อส่งยาในเวลาหรือสถานที่ที่กำหนดได้

ฮาทู

ตามข้อมูลจาก Live Science