 |
แบตเตอรี่ขนาดเล็กชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับหุ่นยนต์ (ภาพ: ไมเคิล สตราโน) |
แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศดักจับออกซิเจนจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบและออกซิไดซ์สังกะสีในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งปฏิกิริยานี้สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ 1 โวลต์ พลังงานนี้สามารถนำไปใช้ในการขับเคลื่อนเซ็นเซอร์หรือแขนหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถยกและลดระดับวัตถุ เช่น อินซูลิน เข้าสู่เซลล์ของผู้ป่วยโรคเบาหวานได้โดยตรง
แม้ว่าหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วจะถูกเสนอให้ใช้ในการส่งยาไปยังตำแหน่งเฉพาะในร่างกายมานานแล้ว แต่การหาแหล่งพลังงานให้กับหุ่นยนต์เหล่านั้นยังคงเป็นปัญหาที่ท้าทาย
การออกแบบในปัจจุบันหลายแบบใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านั้นต้องได้รับแสงแดดหรือควบคุมด้วยเลเซอร์ แต่ทั้งสองวิธีนี้ไม่สามารถทะลุทะลวงเข้าไปในร่างกายได้ลึก เพราะต้องเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดแสงอยู่เสมอ
"หากคุณต้องการหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถเข้าไปในพื้นที่ที่มนุษย์เข้าไม่ถึงได้ มันจำเป็นต้องมีความเป็นอิสระในระดับสูง" ไมเคิล สตราโน วิศวกรเคมีจาก MIT ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าว
แบตเตอรี่มีความหนา 0.01 มิลลิเมตร
นี่คือหนึ่งในแบตเตอรี่ที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยคิดค้นมา ในปี 2022 นักวิจัยในเยอรมนีได้อธิบายถึงแบตเตอรี่ขนาดมิลลิเมตรที่สามารถบรรจุลงในไมโครชิปได้ แบตเตอรี่ของ Strano และทีมของเขามีขนาดเล็กกว่าประมาณ 10 เท่า โดยมีความยาวเพียง 0.1 มิลลิเมตร และความหนาเพียง 0.002 มิลลิเมตร (เส้นผมของมนุษย์โดยเฉลี่ยมีความหนาประมาณ 0.1 มิลลิเมตร)
แบตเตอรี่นี้ประกอบด้วยสองส่วน คือ ขั้วไฟฟ้าสังกะสีและขั้วไฟฟ้าแพลทินัม โดยฝังอยู่ในพอลิเมอร์ที่เรียกว่า SU-8 เมื่อสังกะสีทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ปล่อยอิเล็กตรอนออกมา อิเล็กตรอนเหล่านี้จะไหลไปยังขั้วไฟฟ้าแพลทินัม
แบตเตอรี่เหล่านี้ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าโฟโตลิโทกราฟี ซึ่งใช้วัสดุไวแสงในการถ่ายทอดลวดลายขนาดนาโนเมตรลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน วิธีนี้มักใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยสามารถ "พิมพ์" แบตเตอรี่ 10,000 ก้อนลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนแต่ละแผ่นได้อย่างรวดเร็ว ดังที่ Strano และเพื่อนร่วมงานรายงานไว้ในวารสาร Science Robotics
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยใช้ลวดเชื่อมต่อแบตเตอรี่ขนาดเล็กเหล่านี้เข้ากับหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่ห้องปฏิบัติการของ Strano พัฒนาขึ้น พวกเขาได้ทดสอบความสามารถของแบตเตอรี่ในการจ่ายพลังงานให้กับเมมริสเตอร์
นอกจากนี้ พวกเขายังใช้แบตเตอรี่ที่บางมากเพื่อจ่ายพลังงานให้กับวงจรนาฬิกา ทำให้หุ่นยนต์สามารถติดตามเวลาและจ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์ขนาดนาโนสองตัว ตัวหนึ่งทำจากท่อนาโนคาร์บอนและอีกตัวทำจากโมลิบเดนัมไดซัลไฟด์ นักวิจัยกล่าวว่าไมโครเซ็นเซอร์เช่นนี้สามารถหย่อนลงไปในท่อหรือสถานที่อื่นๆ ที่เข้าถึงยากได้
ทีมวิจัยยังใช้แบตเตอรี่ในการขับเคลื่อนแขนของหุ่นยนต์ขนาดเล็กตัวหนึ่งด้วย อุปกรณ์ขับเคลื่อนขนาดจิ๋วเหล่านี้อาจช่วยให้หุ่นยนต์ ทางการแพทย์ สามารถทำงานภายในร่างกายเพื่อส่งยาในเวลาหรือตำแหน่งที่กำหนดได้
การแสดงความคิดเห็น (0)