ابداع باتری‌هایی که از دانه شن هم کوچک‌تر هستند

به نقل از ام‌آی‌تی نیوز، باتری جدید که ۰.۱ میلی‌متر طول و ۰.۰۰۲ میلی‌متر ضخامت دارد، می‌تواند اکسیژن هوا را جذب کند و آن را برای اکسید کردن فلز روی به کار بگیرد و جریانی را با پتانسیل تا یک ولت ایجاد کند. پژوهشگران نشان دادند که این باتری برای تغذیه یک مدار، حسگر یا محرک کوچک کافی است.

«مایکل استرانو»(Michael Strano) استاد دانشگاه ام‌آی‌تی و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما معتقدیم که این باتری برای حوزه رباتیک بسیار سودمند خواهد بود. ما در حال اجرای عملکردهای رباتیک با کمک باتری هستیم و قرار دادن آن را در ربات‌ها آغاز کرده‌ایم.

چندین سال است که آزمایشگاه استرانو روی ربات‌های کوچکی کار می‌کند که می‌توانند محرک‌های موجود در محیط خود را حس کنند و به آنها واکنش نشان دهند. یکی از چالش‌های اصلی در توسعه چنین ربات‌های کوچکی، اطمینان از داشتن قدرت کافی است.

پژوهشگران دیگر نشان داده‌اند که می‌توانند نیروی مورد نیاز دستگاه‌های کوچک‌مقیاس را با استفاده از انرژی خورشیدی تامین کنند اما محدودیتی که در این روش وجود دارد، این است که ربات‌ها باید همیشه یک لیزر یا منبع نور دیگری داشته باشند. چنین دستگاه‌هایی که «ماریونت»(Marionette) نام گرفته‌اند، توسط یک منبع تغذیه بیرونی کنترل می‌شوند. قرار دادن یک منبع انرژی مانند باتری در این دستگاه‌های کوچک می‌تواند به آنها برای پرسه زدن در فاصله بسیار دورتر آزادی بدهد.

استرانو گفت: سیستم‌های ماریونت واقعا به باتری نیاز ندارند زیرا همه انرژی مورد نیاز خود را از بیرون دریافت می‌کنند اما اگر بخواهید یک ربات کوچک بتواند وارد فضاهایی شود که در غیر این صورت نمی‌توانید به آنها دسترسی داشته باشید، ربات به سطح بالاتری از خودکارسازی نیاز پیدا می‌کند. باتری برای دستگاهی که قرار نیست به دنیای بیرون متصل شود، ضروری است.

آزمایشگاه استرانو برای ایجاد ربات‌هایی که می‌توانند مستقل‌تر شوند، تصمیم گرفت از نوعی باتری به نام باتری روی-هوا استفاده کند. این باتری‌ها که به دلیل چگالی انرژی بالاتر نسبت به بسیاری از انواع باتری‌ها طول عمر بیشتری دارند و اغلب در سمعک‌ها استفاده می‌شوند.

باتری که آنها طراحی کردند، یک الکترود از جنس روی را شامل می‌شود که به یک الکترود از جنس پلاتین متصل است. الکترود در یک نوار پلیمری به نام SU-8 تعبیه شده است که معمولا در حوزه میکروالکترونیک استفاده می‌شود. هنگامی که این الکترودها با مولکول‌های اکسیژن هوا در تعامل قرار می‌گیرند، روی اکسید می‌شود و الکترون‌هایی را آزاد می‌کند که به سمت الکترود پلاتین می‌روند و جریان را ایجاد می‌کنند.

این باتری، قدرت کافی را برای راه‌اندازی دو نوع حسگر متفاوت فراهم می‌کند که مقاومت الکتریکی آنها در رویارویی با مواد شیمیایی در محیط تغییر می‌کند. یکی از حسگرها از دی‌سولفید مولیبدن نازک اتمی و دیگری از نانولوله‌های کربنی ساخته شده است.

پژوهشگران در این پروژه از یک سیم برای اتصال باتری خود به یک دستگاه بیرونی استفاده کردند اما در کارهای آینده قصد دارند ربات‌هایی بسازند که باتری در آنها گنجانده شود. همچنین، آنها در حال کار کردن روی افزایش ولتاژ باتری هستند تا بتوانند کاربردهای بیشتری را فعال کنند.

این پژوهش در مجله «Science Robotics» به چاپ رسید.