麻省理工学院的科学家制造出头发大小的电池，可以为细胞大小的机器人提供动力

内部电源可以帮助开发用于药物输送和遥感等应用的微型机器人。

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研究人员开发出了一种细如发丝的电池，可为机器人提供动力，其大小不超过这句话末尾的点。

锌空气电池从周围环境中捕获氧气并氧化微量的锌，这一反应可产生高达 1 伏的电压。然后，这种能量可以为传感器或微型机械臂等设备提供动力，这些机械臂可以升降以输送有效载荷，例如将胰岛素直接输送到糖尿病患者的细胞中。

虽然细胞大小的机器人长期以来一直被提议将药物输送到体内的特定部位，但为它们提供动力一直很棘手。当前的许多设计都使用太阳能，这意味着它们必须暴露在阳光下或由激光控制。但这两种机器人都无法深入人体，限制了这种绰号为“牵线木偶”的机器人的行走距离，因为它们必须像木偶线一样与光源保持连接。

“木偶系统实际上并不需要电池，因为它们从外部获取所需的所有能量，”该研究的资深作者、麻省理工学院的化学工程师迈克尔·斯特拉诺 (Michael Strano) 在一篇文章中说道。声明。 “但是，如果你想让一个小型机器人能够进入你无法进入的空间，它就需要拥有更大程度的自主权。对于那些不受外界束缚的机器人来说，电池是必不可少的。 ”

这种新电池是迄今为止发明的最小的电池之一。 2022 年，德国研究人员描述了一种可以安装在微芯片上的毫米级电池。 Strano 和他的团队的电池体积缩小了大约 10 倍，长度仅为 0.1 毫米，厚度为 0.002 毫米。人类头发的平均厚度约为0.1毫米。

该电池有两个组件，锌电极和铂电极。它们嵌入一种称为 SU-8 的聚合物中。当锌与空气中的氧气发生反应时，会产生氧化反应，释放电子。这些电子流向铂电极。

这些电池是通过光刻工艺制造的，该工艺使用光敏材料将纳米尺寸的图案转移到硅晶片上。这种方法通常用于制造半导体。 Strano 和他的同事 8 月 14 日在《科学机器人》杂志上报道称，它可以在每个硅片上快速“打印”10,000 个电池。

在这项新研究中，研究人员使用一根电线将这些小型电池连接到电池大小的机器人，斯特拉诺实验室也开发了这种机器人。他们测试了电池为忆阻器供电的能力，忆阻器是一种根据流过其的电荷量来改变电阻的电路。这些忆阻器可以根据电荷的变化存储事件的记忆。

他们还使用电池为时钟电路供电，使机器人能够跟踪时间，并为两个纳米尺寸的传感器供电，一个由碳纳米管制成，另一个由二硫化钼制成。研究人员表示，此类微型传感器可以被释放到管道或其他难以到达的地方来检测泄漏。

斯特拉诺说：“我们正在制造基本构件，以便在细胞水平上建立功能。”

该团队还使用电池来移动他们的一个微型机器人的手臂，该机器人的大小与人类卵细胞相当。这些微小的动力学可以让在体内工作的医疗机器人在特定的时间或地点释放药物。

未来，该团队希望放弃电线，将电池内置到微型机器人中。

“这将成为我们许多机器人工作的核心，”斯特拉诺说。 “你可以围绕能源建造一个机器人，就像你可以围绕电池建造一辆电动汽车一样。”