머리카락 한 가닥으로 만든 초소형 배터리가 개발되었습니다.

로봇에 동력을 공급하는 소형 배터리의 일종 (사진: 마이클 스트라노)

아연 공기 배터리는 주변 환경에서 산소를 포착하고 미량의 아연을 산화시켜 1볼트의 에너지를 생성합니다. 이 에너지는 센서나 소형 로봇 팔에 동력을 공급하여 당뇨병 환자의 세포에 인슐린과 같은 물질을 직접 넣고 빼낼 수 있도록 합니다.

미세 로봇을 이용해 신체의 특정 부위에 약물을 전달하는 방안은 오랫동안 논의되어 왔지만, 이러한 로봇에 필요한 동력을 공급하는 것은 여전히 어려운 과제입니다.

현재 많은 설계는 태양 에너지를 이용하기 때문에 햇빛에 노출되거나 레이저로 제어되어야 합니다. 하지만 이러한 방식들은 항상 광원에 연결되어 있어야 하므로 인체 깊숙이 침투할 수 없습니다.

"인간이 접근할 수 없는 공간에 들어갈 수 있는 초소형 로봇을 만들려면 더 높은 수준의 자율성이 필요합니다."라고 이번 연구의 수석 저자인 MIT 화학 공학자 마이클 스트라노는 말했습니다.

배터리의 크기는 0.01밀리미터입니다.

이것은 지금까지 발명된 배터리 중 가장 작은 것 중 하나입니다. 2022년 독일 연구진은 마이크로칩에 들어갈 수 있는 밀리미터 크기의 배터리를 개발했다고 발표했습니다. 스트라노와 그의 연구팀이 개발한 배터리는 그보다 약 10배 더 작아, 길이가 0.1밀리미터, 두께가 0.002밀리미터에 불과합니다(평균적인 사람 머리카락의 두께는 약 0.1밀리미터입니다).

이 배터리는 아연 전극과 백금 전극, 두 가지 구성 요소로 이루어져 있으며, 이들은 SU-8이라는 고분자 소재에 내장되어 있습니다. 아연이 공기 중의 산소와 반응하면 산화 반응이 일어나 전자가 방출됩니다. 이 전자들은 백금 전극으로 이동합니다.

이 배터리는 광식각법이라는 공정을 이용해 제조되는데, 이 공정은 감광성 물질을 사용하여 나노미터 크기의 패턴을 실리콘 웨이퍼에 전사하는 방식입니다. 이 방법은 반도체 제조에 흔히 사용됩니다. 스트라노와 그의 동료들은 학술지 '사이언스 로보틱스'에 발표한 논문에서 이 기술을 통해 실리콘 웨이퍼 한 장에 1만 개의 배터리를 빠르게 "인쇄"할 수 있다고 밝혔습니다.

이번 새로운 연구에서 연구진은 전선을 이용해 이 초소형 배터리를 스트라노 연구실에서 개발 중인 미세 로봇에 연결했습니다. 그리고 배터리가 멤리스터에 전력을 공급할 수 있는지 테스트했습니다.

또한 연구팀은 초박형 배터리를 사용하여 시계 회로에 전력을 공급함으로써 로봇이 시간을 추적하고 탄소 나노튜브와 이황화몰리브덴으로 만들어진 두 개의 나노 센서에 전력을 공급할 수 있도록 했습니다. 연구원들에 따르면 이러한 마이크로 센서는 파이프나 기타 접근하기 어려운 곳에 설치할 수 있습니다.

연구팀은 또한 마이크로 로봇 중 하나의 팔에 동력을 공급하기 위해 배터리를 사용했습니다. 이러한 초소형 액추에이터를 통해 의료 로봇은 인체 내부에서 작동하여 특정 시간이나 위치에 약물을 투여할 수 있습니다.

하투

Live Science에 따르면