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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：2025-01-22
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科技日报记者 刘霞
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。
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