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滿足微米級設備供電需求 鋅空氣電池帶來新可能
2024年08月19日 13:35:23
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：5105
科技作為新時代發展的驅動力，與生活中的諸多細節都有密切的聯系。也正因如此，科技創新與社會生產力、居民生活品質以及綜合國力等綁定在一起，成為了目前社會高質量發展的關鍵。而縱觀近幾年的科技創新趨勢，微型化、群體化、智能化是其中重要的發展方向，尤其是機器人技術這一新興領域。
【化工儀器網 行業百態】科技作為新時代發展的驅動力，與生活中的諸多細節都有密切的聯系。也正因如此，科技創新與社會生產力、居民生活品質以及綜合國力等綁定在一起，成為了目前社會高質量發展的關鍵。而縱觀近幾年的科技創新趨勢，微型化、群體化、智能化是其中重要的發展方向，尤其是機器人技術這一新興領域。
機器人設備小型化，帶來的是更多的集成化可能以及更廣泛的應用領域，尤其是在工業生產或者在醫療領域，微型機械意味著可以滿足更多的使用需要，例如檢查天然氣管道泄漏或者是在人體內進行、藥物輸送。事實上，得益于微加工技術與材料學的進步，這種構想也距離我們越來越近，但其中有一個關鍵問題卻等待我們去解決——能源供給。
微米尺度電池是解決微米級設備供電的關鍵。一方面，電池的體積一定程度決定了設備的體積，想要制作微型設備就不得不在電源上下功夫；另一方面，電源是支撐電子產品工作的基本單位，決定了它們在工業自動化、環境監測、醫療診斷等領域的實際應用能力。
而這種微型設備的電源除了對于體積要求苛刻外，還有許多額外的要求，諸如安全性、生物相容性和續航能力等。也正因如此隨著機器人設備逐漸縮小，對微米尺度電池的研究也不斷深入。
而就在最近鋅空氣電池面世似乎打開了新的方向。
據悉，美國麻省理工學院工程師設計出一款新的微型電池，可為體內膠體機器人、傳感器等微米級設備供電。這種電池屬于鋅空氣電池，利用空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬鋅作為負極活性物質，通過化學反應產生電能。電池的體積十分小巧，長僅100微米，厚僅2微米，但是兼顧了蓄電池的封閉性和可儲存性，以及燃料電池的高能量密度和環保性特點。
測試結果顯示，這種電池從空氣中捕獲氧氣，可產生高達1伏的開路電壓，能量密度達到760瓦時/升，這已經可以滿足一個微型電路、傳感器或執行器的供電需求了。據介紹，該電池由鉑電極和鋅電極組成，鋅電極嵌入名為SU-8的聚合物條內。工作時，電池與氧氣發生反應，鋅被氧化并向鉑電極釋放電子產生電流。
目前，團隊已經開始基于這種電池開發微型機器人，并計劃將這項技術用于醫療領域。如果順利的話，未來或許會因此誕生具備自我尋找目標并釋放藥物的體內送藥機器人，這類機器人的材料將會采用生物相容性材料，完成任務后材料就會分解，為藥物注射帶去準確性與安全性上的提升。同時這項技術或許也將為賦予微型機器人更高自主性打開新的研究方向。
本文參考資源：科技日報
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