Зробив маленьку батарейку з волосини

Дослідники розробили тонку батарею, яка може живити роботів розміром з розділові знаки.

Робот живить крихітна батарейка (Фото: Майкл Страно)

Цинково-повітряна батарея захоплює кисень з навколишнього середовища та окислює крихітну кількість цинку, реакція, яка може генерувати 1 вольт. Ця енергія може потім живити датчик або невелику роботизовану руку, яка може піднімати та опускати об'єкт, наприклад, інсулін, безпосередньо в клітини діабетика.

Хоча мікроскопічних роботів для доставки ліків у певні місця в організмі вже давно пропонують, їх живлення залишається складною проблемою.

Багато сучасних конструкцій працюють на сонячній енергії, тобто їх необхідно піддавати впливу сонячного світла або контролювати за допомогою лазерів. Але жоден з них не може проникати глибоко в тіло, оскільки вони завжди повинні бути підключені до джерела світла.

«Якщо ви хочете, щоб мікроробот міг проникати в простори, куди не можуть потрапити люди, він повинен мати вищий ступінь автономності», — сказав старший автор дослідження Майкл Страно, інженер-хімік з Массачусетського технологічного інституту.

Розмір батареї становить 0,01 міліметра.

Це одна з найменших батарей, коли-небудь винайдених. У 2022 році дослідники в Німеччині описали батарею міліметрового розміру, яка може поміститися на мікрочіпі. Батарейка Страно та його команди приблизно в 10 разів менша, її довжина становить лише 0,1 міліметра, а товщина — 0,002 міліметра. (Середня товщина людської волосини становить близько 0,1 міліметра.)

Акумулятор має два компоненти: цинковий електрод та платиновий електрод. Вони вбудовані в полімер під назвою SU-8. Коли цинк реагує з киснем з повітря, виникає реакція окислення, яка вивільняє електрони. Ці електрони перетікають до платинового електрода.

Батареї виготовляються за допомогою процесу, який називається фотолітографією, в якому використовуються світлочутливі матеріали для перенесення нанометрових візерунків на кремнієві пластини. Цей метод зазвичай використовується для виробництва напівпровідників. Страно та його колеги повідомляють у журналі Science Robotics, що дозволяє швидко «друкувати» 10 000 батарей на кожній кремнієвій пластині.

У новому дослідженні вчені використали дріт для підключення цих крихітних батарейок до мікророботів, які також розробила лабораторія Страно. Вони перевірили здатність батареї живити мемристор.

Вони також використовували мікробатарею для живлення схеми годинника, яка дозволяє роботу відстежувати час, та для живлення двох нанорозмірних датчиків, один з яких виготовлений з вуглецевих нанотрубок, а інший — з дисульфіду молібдену. За словами дослідників, такі мікродатчики можна було б опускати в труби або інші важкодоступні місця.

Команда також використовувала батареї для руху руки одного з мікророботів. Ці крихітні двигуни можуть дозволити медичним роботам працювати всередині тіла, щоб доставляти ліки у певний час або в певне місце.

Ха Чт

Згідно з Live Science