Недавние достижения инженеров Массачусетского технологического института (MIT) в области миниатюрных батарей могут изменить подход к созданию автономных роботов. Эти устройства, размером с клетку, могут использоваться для доставки медикаментов в человеческий организм и решения других задач, таких как обнаружение утечек в трубопроводах.
Разработанная батарея имеет размеры всего 0,1 миллиметра в длину и 0,002 миллиметра в толщину, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса. Уникальность этого устройства заключается в том, что оно может захватывать кислород из воздуха и использовать его для окисления цинка, что позволяет генерировать ток напряжением до 1 вольта. Это количество энергии достаточно для питания небольших схем, датчиков и приводов, что подтверждают результаты исследований.
Работа над миниатюрными роботами, способными реагировать на окружающую среду, ведется в лаборатории под руководством профессора Майкла Страно. Одной из основных проблем при создании таких устройств является обеспечение их автономностью. Ранее исследователи использовали солнечную энергию для питания микросистем, однако этот метод требует постоянного источника света, что ограничивает свободу передвижения роботов. В отличие от «марионеток», которые зависят от внешнего питания, новая батарея позволяет создавать более независимые устройства.
Для достижения этой цели команда выбрала цинково-воздушную батарею, известную своей высокой плотностью энергии и долголетием. Эти батареи уже применяются в слуховых аппаратах и других устройствах. Разработанная батарея состоит из цинкового электрода и платинового электрода, встроенного в полимерную матрицу, что обеспечивает эффективное взаимодействие с кислородом.
Исследования показали, что батарея способна обеспечивать достаточную мощность для работы роботизированной руки, а также для питания мемристоров и часовых схем. Мемристоры могут хранить информацию, изменяя свое электрическое сопротивление, что делает их полезными для создания «умных» устройств. Кроме того, батарея поддерживает работу двух типов датчиков, которые реагируют на химические вещества в окружающей среде, что расширяет функциональность роботов.
В проведенном исследовании батарея подключалась к внешним устройствам с помощью проводов, но в будущем планируется интеграция батареи непосредственно в конструкции роботов. Это позволит создавать более компактные и эффективные устройства, которые удобно использовать в различных сценариях. Одна из перспективных идей заключается в разработке крошечных роботов, которые могли бы вводиться в тело человека для поиска целевых мест и последующего высвобождения лекарств, таких как инсулин.
Для применения в медицинских целях исследователи предполагают использование биосовместимых материалов, которые будут разлагаться после выполнения своей функции. Это сделает такие роботы безопасными для организма и позволит минимизировать риски.