Инженери от MIT изобретиха батерии с размер на прашинки пясък за захранване на миниатюрни роботи

02.09.2024   |   Начало»Технологии

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) обявиха, че са създали изключително малка батерия за миниатюрни автономни роботи за доставка на лекарства в човешкото тяло и за други приложения като например откриване на течове в газопроводи.
 
Новата батерия, която е дълга само 0,1 mm и е с дебелина от едва 0,002 mm – приблизително колкото човешки косъм, може да улавя кислорода от въздуха и да го използва, за да окислява цинк, създавайки ток с потенциал от до 1 V. Това е достатъчно, за да се захрани малка верига, сензор или изпълнителен механизъм.
 
Създателите на батерията вярват, че тя ще открие много възможности в роботиката. "Вградихме роботизирани функции в батерията и започнахме да събираме компонентите в устройства", обяснява Майкъл Страно, преподавател по инженерна химия в MIT и водещ автор на проучването.

Силата на батериите

Лабораторията на Страно работи от години в областта на миниатюрните роботи, които могат да усещат и реагират на стимули в средата около тях. Едно от големите предизвикателства в създаването на такива малки роботи е да се осигури необходимото захранване.
 
Други изследователи показаха, че малки устройства могат да се захранват със соларна енергия, но при този подход роботите трябва винаги да разполагат с лазер или друг светлоизточник, насочен към тях. Подобни устройства са известни като "марионетки", защото се контролират от външен източник на захранване. Поставянето на захранване като батерия вътре в миниатюрните устройства може да ги освободи, за да достигнат много по-далеч, посочват инженерите от MIT.
 
"Марионетните системи в действителност не се нуждаят от батерия, защото получават цялата им необходима енергия отвън", пояснява Страно. "Но, ако искате малкият робот да може да навлиза в места, които иначе не можете да достигнете, той се нуждае от по-голяма степен на автономност. Батерията е важна за нещо, което не е свързано с външния свят."

Цинково-въздушна батерия

За да създаде роботи, които могат да бъдат по-самостоятелни, лабораторията на Страно решава да използва батерия от типа, известен като цинково-въздушна батерия. Тези батерии, които имат по-дълъг живот от много други типове батерии заради високата си енергийна плътност, често се използват в слухови апаратчета.
 
Батерията, проектирана от инженерите от MIT, включва цинков електрод, свързан към платинен електрод, вградени в лента от полимер, наречен SU-8, който е широко използван в микроелектрониката. Когато тези електроди взаимодействат с кислородните молекули от въздуха, цинкът се окислява и отделя електрони, които протичат до платинения електрод, генерирайки ток.
 
В рамките на проучването изследователите показват, че батерията може да осигури достатъчно енергия за захранването на изпълнителен механизъм – в конкретния случай роботизирана ръка, която може да се вдига и спуска. Батерията може да захрани и мемристор – електронен компонент, който може да съхранява запис на събития, като променя електрическото си съпротивление, и часовник, който позволява на роботизираните устройства да следят времето.
 
Батерията също така осигурява достатъчно захранване за задвижването на два различни типа сензори, които променят електрическото си съпротивление, когато се сблъскат с химикали в околната среда. Единият от сензорите е изработен от атомарно тънък молибденов дисулфид, а другият – от въглеродни нанотръби.

Роботизирани рояци

Изследователите използват проводници, за да свържат батерията към външно устройство, но в бъдеще планират да конструират роботи, в които батерията ще бъде поставена вътре в тях.
 
Това ще бъде основната цел на усилията им, споделя Страно. "Можете да конструирате робот около енергийния източник, както можете да конструирате електрически автомобил около батерията."
 
Усилията на екипа ще бъдат насочени към проектирането на миниатюрни роботи, които да бъдат инжектирани в човешкото тяло, където ще търсят конкретно място, за да доставят лекарство като например инсулин. Според изследователите, за да може да се използва в човешкото тяло, устройствата трябва да бъдат направени от биосъвемстими материали, които ще се разпадат, когато вече няма да са необходими.
 
Изследвалите също така работят и върху увеличаването на волтажа на батерията, което може да направи възможни допълнителни приложения.

Ключови думи: MIT   батерии   роботи  

Област: Електроапаратура