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科普知識(shí)

為微米級(jí)設(shè)備供電的鋅空氣電池面世

或助開發(fā)體內(nèi)送藥機(jī)器人

稿件來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 劉霞 責(zé)任編輯:ICAC 發(fā)布時(shí)間:2024-08-22
隨著機(jī)器人設(shè)備逐漸縮小,對(duì)微米尺度電池的需求日益迫切。美國(guó)麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計(jì)出一款新的微型電池,可為體內(nèi)膠體機(jī)器人、傳感器等微米級(jí)設(shè)備供電。這些設(shè)備未來(lái)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(jī)器人》雜志。

新電池長(zhǎng)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(zhǎng)。該電池從空氣中捕獲氧氣,可產(chǎn)生高達(dá)1伏的開路電壓,能量密度達(dá)到760瓦時(shí)/升,足以為一個(gè)微型電路、傳感器或執(zhí)行器供電。

近年來(lái),該團(tuán)隊(duì)一直在研究能夠感知和響應(yīng)環(huán)境刺激的微型機(jī)器人,但開發(fā)這種機(jī)器人面臨諸多挑戰(zhàn),其中包括確保有足夠電力供其運(yùn)行。雖然已能用太陽(yáng)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(jī)器人相連。如果想讓微型機(jī)器人進(jìn)入更小空間,賦予其更高自主性至關(guān)重要。而電池對(duì)于那些無(wú)法與外界連接的設(shè)備來(lái)說(shuō)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(shí),鋅被氧化并釋放出流向鉑電極的電子,從而產(chǎn)生電流。

測(cè)試結(jié)果顯示,這種電池產(chǎn)生的電力足以驅(qū)動(dòng)一個(gè)執(zhí)行器(可升降的機(jī)器人手臂),還可為憶阻器和時(shí)鐘電路供電,也能同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(kuò)大其應(yīng)用范圍。

團(tuán)隊(duì)計(jì)劃,在此基礎(chǔ)上開發(fā)自主能力更強(qiáng)的微型機(jī)器人,包括注射到人體內(nèi)的微型機(jī)器人。這種機(jī)器人到達(dá)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(huì)分解。

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