为微米级设备供电的锌空气电池面世,或助开发体内送药机器人

发布时间:2024-08-19  

随着机器人设备逐渐缩小,对微米尺度电池的需求日益迫切。美国麻省理工学院工程师设计出一款新的微型电池,可为体内胶体机器人、传感器等微米级设备供电。这些设备未来或能用于人体内药物输送、天然气管道泄漏定位等领域。相关论文发表于新一期《科学·机器人》杂志。

锌空气电池长0.1毫米,厚0.02毫米。图片来源:麻省理工学院


新电池长100微米,厚2微米,是一款锌空气电池。与其他类型的电池相比,锌空气电池能量密度更高、寿命更长。该电池从空气中捕获氧气,可产生高达1伏的开路电压,能量密度达到760瓦时/升,足以为一个微型电路、传感器或执行器供电。

近年来,该团队一直在研究能够感知和响应环境刺激的微型机器人,但开发这种机器人面临诸多挑战,其中包括确保有足够电力供其运行。虽然已能用太阳能为此类设备供电,但必须始终有激光器或其他光源与机器人相连。如果想让微型机器人进入更小空间,赋予其更高自主性至关重要。而电池对于那些无法与外界连接的设备来说不可或缺。

电池由铂电极和锌电极组成,锌电极嵌入名为SU-8的聚合物条内。当电极与空气中的氧分子相互作用时,锌被氧化并释放出流向铂电极的电子,从而产生电流。

测试结果显示,这种电池产生的电力足以驱动一个执行器(可升降的机器人手臂),还可为忆阻器和时钟电路供电,也能同时驱动两种不同类型的传感器。研究人员还在努力提高新电池的电压,以扩大其应用范围。

团队计划,在此基础上开发自主能力更强的微型机器人,包括注射到人体内的微型机器人。这种机器人到达体内后,可找到目标部位,并释放胰岛素等药物。这些设备将由生物相容性材料制成,完成任务后材料就会分解。

从手机、电动汽车到机器人,智能终端的形态日益丰富,它们对电池的需求也愈发多样化。手机电池像块巧克力,追求轻薄化、高性能;电动汽车电池是个大块头,侧重长续航和安全性。而用于匹配微型机器人的电池,则在尺寸上追求极致“迷你”,这就更需要在尺寸与性能之间达到更微妙的平衡。总之,智能终端的不断发展,推动电池领域持续创新。反过来,电池技术的变革,进一步让更多超乎想象的智能设备成为现实,走进我们的生活。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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