 |
Тип мініатюрної батареї, яка живить робота (Фото: Майкл Страно) |
Цинково-повітряні батареї захоплюють кисень з навколишнього середовища та окислюють крихітну кількість цинку, реакція, яка може генерувати 1 вольт. Ця енергія може потім живити датчики або невеликі роботизовані маніпулятори, які можуть піднімати та опускати об'єкти, такі як інсулін, безпосередньо в клітини людей з діабетом.
Хоча мікроскопічних роботів для доставки ліків у певні місця в організмі вже давно пропонують, їх живлення залишається складною проблемою.
Багато сучасних конструкцій використовують сонячну енергію, 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 вам потрібен мікроробот, який може проникати в простори, недоступні для людини, 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 мікрочіп. 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).
Ця батарея 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. За його словами, Страно та його колеги в журналі Science Robotics можуть швидко «друкувати» 10 000 батарей на кожній кремнієвій пластині.
У новому дослідженні вчені використали дріт, щоб з'єднати ці крихітні батарейки з мікроскопічними роботами, яких також розробляє лабораторія Страно. Вони перевірили здатність батарейки живити мемристор.
Вони також використовували надтонкі батареї для живлення схеми годинника, що дозволило роботу відстежувати час і живити два нанорозмірні датчики, один з яких виготовлений з вуглецевих нанотрубок, а інший — з дисульфіду молібдену. За словами дослідників, такі мікросенсори можна опускати в труби або інші важкодоступні місця.
Дослідницька група також використовувала батареї для живлення руки одного з мікророботів. Ці крихітні актуатори можуть дозволити медичним роботам працювати всередині тіла, щоб доставляти ліки в певний час або в певне місце.
Коментар (0)