科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
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。
總編輯圈點(diǎn)：
從手機(jī)、電動(dòng)汽車到機(jī)器人，智能終端的形態(tài)日益豐富，它們對(duì)電池的需求也愈發(fā)多樣化。手機(jī)電池像塊巧克力，追求輕薄化、高性能；電動(dòng)汽車電池是個(gè)大塊頭，側(cè)重長(zhǎng)續(xù)航和安全性。而用于匹配微型機(jī)器人的電池，則在尺寸上追求極致“迷你”，這就更需要在尺寸與性能之間達(dá)到更微妙的平衡。總之，智能終端的不斷發(fā)展，推動(dòng)電池領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新。反過(guò)來(lái)，電池技術(shù)的變革，進(jìn)一步讓更多超乎想象的智能設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)，走進(jìn)我們的生活。
