Cercetătorii au dezvoltat o baterie subțire ca părul care poate alimenta roboți nu mai mari decât punctul de la sfârșitul acestei propoziții.
Bateria zinc-aer captează oxigenul din mediul înconjurător și oxidează cantități minuscule de zinc, o reacție care poate crea până la 1 volt. Această energie poate alimenta lucruri precum senzori sau un mic braț robotic care se poate ridica și cobora pentru a furniza o sarcină utilă – să zicem, insulina direct în celulele unei persoane cu diabet.
În timp ce roboții de dimensiunea celulelor au fost propuși de mult timp pentru a livra medicamente în anumite locații din organism, alimentarea lor a fost dificilă. Multe modele actuale folosesc energie solară, ceea ce înseamnă că trebuie fie expuse la lumina soarelui, fie controlate de un laser. Dar niciunul nu pătrunde departe în corp, limitând cât de departe pot călători astfel de roboți, supranumiți „marionete”, pentru că trebuie să rămână conectați la această sursă de lumină ca un șir de păpuși.
„Sistemele de marionete nu prea au nevoie de baterie, deoarece primesc toată energia de care au nevoie din exterior”, autorul principal al studiului. Michael Stranoun inginer chimist la MIT, a spus într-un declaraţie. „Dar dacă vrei ca un robot mic să poată intra în spații pe care altfel nu le-ai putea accesa, trebuie să aibă un nivel mai mare de autonomie. O baterie este esențială pentru ceva care nu va fi legat de lumea exterioară. “
Noua baterie este printre cele mai mici inventate vreodată. În 2022, cercetătorii din Germania au descris a baterie de dimensiuni milimetrice care poate încăpea pe un microcip. Bateria lui Strano și a echipei sale este de aproximativ 10 ori mai mică, având doar 0,1 milimetri lungime și 0,002 milimetri grosime. Părul uman mediu are o grosime de aproximativ 0,1 milimetri.
Bateria are două componente, un electrod de zinc și un electrod de platină. Acestea sunt încorporate într-un polimer numit SU-8. Când zincul reacționează cu oxigenul din aer, creează o reacție de oxidare care eliberează electroni. Acești electroni curg către electrodul de platină.
Bateriile sunt fabricate printr-un proces numit fotolitografie, care folosește materiale sensibile la lumină pentru a transfera modele de dimensiuni nanometrice pe plăci de siliciu. Această metodă este folosită în mod obișnuit pentru a face semiconductori. Poate „tipari” rapid 10.000 de baterii pe placă de siliciu, au raportat Strano și colegii săi pe 14 august în jurnal. Robotică științifică.
În noul studiu, cercetătorii au folosit un fir pentru a conecta aceste baterii la roboți de dimensiunea celulelor, pe care laboratorul lui Strano îi dezvoltă și el. Ei au testat capacitatea bateriei de a alimenta un memristor, un circuit care schimbă rezistența în funcție de cantitatea de încărcare care curge prin el; acești memristori pot stoca amintiri ale evenimentelor pe baza schimbărilor în sarcina.
De asemenea, au folosit bateriile pentru a alimenta un circuit de ceas, permițând roboților să urmărească timpul și pentru a alimenta doi senzori de dimensiuni nanometrice, unul realizat din nanotuburi de carbon și celălalt din disulfură de molibden. Astfel de microsenzori ar putea fi eliberați în conducte sau în alte locuri greu accesibile pentru a detecta scurgeri, potrivit cercetătorilor.
„Facem elementele de bază pentru a construi funcții la nivel celular”, a spus Strano.
Echipa a folosit, de asemenea, bateriile pentru a mișca un braț pe unul dintre roboții lor minusculi, care au aproximativ dimensiunea unui ovul uman. Această dinamică minusculă ar putea permite roboților medicali care lucrează în interiorul corpului să elibereze medicamente la un anumit moment sau loc.
În viitor, echipa speră să renunțe la fire și să-și construiască bateriile în micro-roboții.
„Acest lucru va constitui nucleul multor eforturi ale noastre robotice”, spune Strano. „Poți construi un robot în jurul unei surse de energie, ca și cum ai putea construi o mașină electrică în jurul bateriei.”