据外媒报道，麻省理工学院（MIT）工程师设计的微型电池可用于部署细胞大小的自主机器人，用于在人体内输送药物，以及其他如定位天然气管道中的泄漏等应用。
图片来源：麻省理工学院
这种新电池长0.1毫米，厚0.002毫米（大约相当于人类头发的厚度），可以从空气中捕获氧气并利用它氧化锌，产生高达1伏的电流。研究人员表示，这足以为小型电路、传感器或执行器供电。
“我们认为这将对机器人技术大有裨益，”麻省理工学院Carbon P. Dubbs化学工程教授、这项研究的资深作者Michael Strano说道。“我们正在将机器人功能融入电池中，并开始将这些组件组装成设备。”Ge Zhang博士和麻省理工学院研究生Sungyun Yang是这篇发表期刊《Science Robotics》上的论文的主要作者。
电池供电
几年来，Strano的实验室一直在研究能够感知和响应周围环境刺激的微型机器人。开发这种微型机器人的主要挑战之一是确保它们有足够的电力。
其他研究人员已经证明可以使用太阳能为微型设备供电，但这种方法的局限性在于，机器人必须始终有激光或其他光源指向它们。这种设备被称为“牵线木偶（marionettes）”，因为它们由外部电源控制。在这些微型设备中放置电池等电源可以让它们自由地漫游得更远。
“木偶系统实际上不需要电池，因为它们所需的所有能量都来自外部，” Strano表示。“但如果你想让一个小型机器人能够进入你无法进入的空间，它需要有更高的自主性。电池对于不受外界束缚的东西来说是必不可少的。”
为了制造出能够更加自主的机器人，Strano的实验室决定使用一种被称为锌空气电池的电池。这些电池由于能量密度高，比许多其他类型的电池寿命更长，通常用于助听器。
该电池由一个锌电极和一个铂电极组成，锌电极与铂电极相连，嵌入一种名为SU-8的聚合物条带中，这种聚合物常用于微电子。当这些电极与空气中的氧分子相互作用时，锌会被氧化并释放出电子，这些电子会流向铂电极，从而产生电流。
在这项研究中，研究人员表明，这种电池可以提供足够的能量来驱动执行器——在本例中，执行器是一个可以升降的机械臂。该电池还可以为忆阻器（一种可以通过改变电阻来存储事件记忆的电子元件）和时钟电路供电，时钟电路可以让机器人设备跟踪时间。
该电池还能提供足够的电力来运行两种不同类型的传感器，当它们遇到环境中的化学物质时，它们的电阻会发生变化。其中一个传感器由原子级薄的二硫化钼制成，另一个由碳纳米管制成。“我们正在制造基本的构建块，以便在细胞层面上建立功能，”Strano表示。
机器人群
在这项研究中，研究人员使用电线将电池连接到外部设备，但在未来的研究中，他们计划制造将电池整合到设备中的机器人。
“这将成为我们许多机器人研究的核心，” Strano表示。“你可以围绕能源制造机器人，就像你可以围绕电池制造电动汽车一样。”
其中一项努力是设计可以注射到人体内的微型机器人，它们可以寻找目标部位，然后释放胰岛素等药物。对于在人体内的使用，研究人员设想这些设备将由生物相容性材料制成，一旦不再需要，它们就会分解。研究人员还在努力提高电池的电压，这可能使更多的应用成为可能。
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