為微米級設(shè)備供電的鋅空氣電池面世

隨著機器人設(shè)備逐漸縮小，對微米尺度電池的需求日益迫切。美國麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計出一款新的微型電池，可為體內(nèi)膠體機器人、傳感器等微米級設(shè)備供電。這些設(shè)備未來或能用于人體內(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)·機器人》雜志。

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

近年來，該團隊一直在研究能夠感知和響應(yīng)環(huán)境刺激的微型機器人，但開發(fā)這種機器人面臨諸多挑戰(zhàn)，其中包括確保有足夠電力供其運行。雖然已能用太陽能為此類設(shè)備供電，但必須始終有激光器或其他光源與機器人相連。如果想讓微型機器人進入更小空間，賦予其更高自主性至關(guān)重要。而電池對于那些無法與外界連接的設(shè)備來說不可或缺。

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，鋅被氧化并釋放出流向鉑電極的電子，從而產(chǎn)生電流。

測試結(jié)果顯示，這種電池產(chǎn)生的電力足以驅(qū)動一個執(zhí)行器(可升降的機器人手臂)，還可為憶阻器和時鐘電路供電，也能同時驅(qū)動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，以擴大其應(yīng)用范圍。

團隊計劃，在此基礎(chǔ)上開發(fā)自主能力更強的微型機器人，包括注射到人體內(nèi)的微型機器人。這種機器人到達體內(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)后材料就會分解。

【總編輯圈點】

從手機、電動汽車到機器人，智能終端的形態(tài)日益豐富，它們對電池的需求也愈發(fā)多樣化。手機電池像塊巧克力，追求輕薄化、高性能;電動汽車電池是個大塊頭，側(cè)重長續(xù)航和安全性。而用于匹配微型機器人的電池，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到更微妙的平衡?？傊悄芙K端的不斷發(fā)展，推動電池領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新。反過來，電池技術(shù)的變革，進一步讓更多超乎想象的智能設(shè)備成為現(xiàn)實，走進我們的生活。