滿(mǎn)足微米級(jí)設(shè)備供電需求 鋅空氣電池帶來(lái)新可能
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】科技作為新時(shí)代發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，與生活中的諸多細(xì)節(jié)都有密切的聯(lián)系。也正因如此，科技創(chuàng)新與社會(huì)生產(chǎn)力、居民生活品質(zhì)以及綜合國(guó)力等綁定在一起，成為了目前社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。而縱觀近幾年的科技創(chuàng)新趨勢(shì)，微型化、群體化、智能化是其中重要的發(fā)展方向，尤其是機(jī)器人技術(shù)這一新興領(lǐng)域。
機(jī)器人設(shè)備小型化，帶來(lái)的是更多的集成化可能以及更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)或者在醫(yī)療領(lǐng)域，微型機(jī)械意味著可以滿(mǎn)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(nèi)進(jìn)行、藥物輸送。事實(shí)上，得益于微加工技術(shù)與材料學(xué)的進(jìn)步，這種構(gòu)想也距離我們?cè)絹?lái)越近，但其中有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題卻等待我們?nèi)ソ鉀Q——能源供給。
微米尺度電池是解決微米級(jí)設(shè)備供電的關(guān)鍵。一方面，電池的體積一定程度決定了設(shè)備的體積，想要制作微型設(shè)備就不得不在電源上下功夫；另一方面，電源是支撐電子產(chǎn)品工作的基本單位，決定了它們?cè)诠I(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用能力。
而這種微型設(shè)備的電源除了對(duì)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(xù)航能力等。也正因如此隨著機(jī)器人設(shè)備逐漸縮小，對(duì)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(kāi)了新的方向。
據(jù)悉，美國(guó)麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計(jì)出一款新的微型電池，可為體內(nèi)膠體機(jī)器人、傳感器等微米級(jí)設(shè)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(zhì)，金屬鋅作為負(fù)極活性物質(zhì)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。電池的體積十分小巧，長(zhǎng)僅100微米，厚僅2微米，但是兼顧了蓄電池的封閉性和可儲(chǔ)存性，以及燃料電池的高能量密度和環(huán)保性特點(diǎn)。
測(cè)試結(jié)果顯示，這種電池從空氣中捕獲氧氣，可產(chǎn)生高達(dá)1伏的開(kāi)路電壓，能量密度達(dá)到760瓦時(shí)/升，這已經(jīng)可以滿(mǎn)足一個(gè)微型電路、傳感器或執(zhí)行器的供電需求了。據(jù)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(nèi)。工作時(shí)，電池與氧氣發(fā)生反應(yīng)，鋅被氧化并向鉑電極釋放電子產(chǎn)生電流。
目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始基于這種電池開(kāi)發(fā)微型機(jī)器人，并計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)用于醫(yī)療領(lǐng)域。如果順利的話(huà)，未來(lái)或許會(huì)因此誕生具備自我尋找目標(biāo)并釋放藥物的體內(nèi)送藥機(jī)器人，這類(lèi)機(jī)器人的材料將會(huì)采用生物相容性材料，完成任務(wù)后材料就會(huì)分解，為藥物注射帶去準(zhǔn)確性與安全性上的提升。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)或許也將為賦予微型機(jī)器人更高自主性打開(kāi)新的研究方向。
本文參考資源：科技日?qǐng)?bào)
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