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為微米級設(shè)備供電的鋅空氣電池面世

科技日報發(fā)布時間:2024-08-19 09:01:58  作者:劉霞

  隨著機器人設(shè)備逐漸縮小,對微米尺度電池的需求日益迫切。美國麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計出一款新的微型電池,可為體內(nèi)膠體機器人、傳感器等微米級設(shè)備供電。這些設(shè)備未來或能用于人體內(nèi)藥物輸送、天然氣管道泄漏定位等領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)·機器人》雜志。

  新電池長100微米,厚2微米,是一款鋅空氣電池。與其他類型的電池相比,鋅空氣電池能量密度更高、壽命更長。該電池從空氣中捕獲氧氣,可產(chǎn)生高達1伏的開路電壓,能量密度達到760瓦時/升,足以為一個微型電路、傳感器或執(zhí)行器供電。

  近年來,該團隊一直在研究能夠感知和響應(yīng)環(huán)境刺激的微型機器人,但開發(fā)這種機器人面臨諸多挑戰(zhàn),其中包括確保有足夠電力供其運行。雖然已能用太陽能為此類設(shè)備供電,但必須始終有激光器或其他光源與機器人相連。如果想讓微型機器人進入更小空間,賦予其更高自主性至關(guān)重要。而電池對于那些無法與外界連接的設(shè)備來說不可或缺。

  電池由鉑電極和鋅電極組成,鋅電極嵌入名為SU-8的聚合物條內(nèi)。當(dāng)電極與空氣中的氧分子相互作用時,鋅被氧化并釋放出流向鉑電極的電子,從而產(chǎn)生電流。

  測試結(jié)果顯示,這種電池產(chǎn)生的電力足以驅(qū)動一個執(zhí)行器(可升降的機器人手臂),還可為憶阻器和時鐘電路供電,也能同時驅(qū)動兩種不同類型的傳感器。研究人員還在努力提高新電池的電壓,以擴大其應(yīng)用范圍。

  團隊計劃,在此基礎(chǔ)上開發(fā)自主能力更強的微型機器人,包括注射到人體內(nèi)的微型機器人。這種機器人到達體內(nèi)后,可找到目標(biāo)部位,并釋放胰島素等藥物。這些設(shè)備將由生物相容性材料制成,完成任務(wù)后材料就會分解。(科技日報記者劉霞)


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