Sićušne baterije za robote veličine ljudskih stanica

Sićušna baterija koju su dizajnirali inženjeri američkog Instituta tehnologije u Massachusettsu MIT-a, mogla bi omogućiti postavljanje autonomnih robota veličine stanice za isporuku lijekova unutar ljudskog tijela, kao i druge primjene kao što je lociranje curenja u plinovodima.

Nova baterija, koja je duga 0,1 mm i debela 0,002 mm, može uhvatiti kisik iz zraka i koristiti ga za oksidaciju cinka, stvarajući struju do 1 volta. To je dovoljno za napajanje malog kruga, senzora ili aktuatora.

"Mislimo da će ovo biti vrlo poticajno za robotiku", kaže Michael Strano, profesor kemijskog inženjerstva na MIT-u i stariji autor studije. "Gradimo robotske funkcije na bateriji i počinjemo spajati te komponente u uređaje."

Već nekoliko godina Stranov laboratorij radi na sićušnim robotima koji mogu osjetiti i reagirati na podražaje u svojoj okolini. Jedan od glavnih izazova u razvoju tako sićušnih robota je osigurati da imaju dovoljno energije.

Drugi su istraživači pokazali da mogu napajati mikrouređaje koristeći svjetlosnu energiju, ali ograničenje tog pristupa je da roboti moraju imati laser ili neki drugi izvor svjetlosti usmjeren prema sebi cijelo vrijeme.

Kako bi stvorili robote koji bi mogli postati autonomniji, Stranoov laboratorij odlučio je koristiti vrstu baterije poznatu kao cink-zrak baterija. Ove baterije, koje imaju dulji životni vijek od mnogih drugih vrsta baterija zbog svoje visoke gustoće energije, često se koriste u slušnim pomagalima.

Baterija koju su dizajnirali sastoji se od cinčane elektrode spojene na platinastu elektrodu, ugrađenu u traku polimera nazvanu SU-8, koja se obično koristi u mikroelektronici. Kada te elektrode stupe u interakciju s molekulama kisika iz zraka, cink se oksidira i otpušta elektrone koji teku prema platinskoj elektrodi, stvarajući struju.

U ovoj studiji, istraživači su pokazali da bi ta baterija mogla dati dovoljno energije za napajanje aktuatora, u ovom slučaju, robotske ruke koja se može podizati i spuštati. Baterija bi također mogla napajati memristor, električnu komponentu koja može pohraniti sjećanja na događaje promjenom svog električnog otpora, kao i sat koji robotskim uređajima omogućuje praćenje vremena.

Baterija također pruža dovoljno energije za pokretanje dvije različite vrste senzora koji mijenjaju svoj električni otpor kada naiđu na kemikalije u okolišu. Jedan od senzora napravljen je od atomski tankog molibden disulfida, a drugi od ugljikovih nanocijevi.

U ovoj studiji istraživači su koristili žicu za povezivanje svoje baterije s vanjskim uređajem, ali u budućem radu planiraju izgraditi robote u kojima će baterija biti ugrađena u uređaj.

Jedan od tih pokušaja vrti se oko dizajniranja sićušnih robota koji bi se mogli ubrizgati u ljudsko tijelo, gdje bi mogli tražiti ciljno mjesto i zatim osloboditi lijek poput inzulina. Za korištenje u ljudskom tijelu, istraživači predviđaju da bi uređaji bili izrađeni od biokompatibilnih materijala koji bi se raspali kada više ne bi bili potrebni.

Istraživači također rade na povećanju napona baterije, što bi moglo omogućiti dodatne primjene.

Studiju objavljenu u časopisu Science Robotics možete pronaći na ovoj poveznici.