Kleine, machtige batterij ontsluit nieuwe grenzen voor autonome micro-robots

Ingenieurs van MIT hebben een piepkleine batterij ontwikkeld waarmee we robots ter grootte van een cel voor allerlei dingen zouden kunnen gebruiken, zoals het afleveren van medicijnen in ons lichaam of het opsporen van gaslekken in pijpleidingen.

Deze nieuwe batterij is slechts 0,1 millimeter lang en 0,002 millimeter dik - ongeveer de grootte van een menselijke haar. De batterij neemt zuurstof uit de lucht en gebruikt deze om zink te oxideren, waarbij een stroom van maximaal 1 volt wordt opgewekt. Dat is genoeg stroom om kleine circuits, sensoren en kleine actuatoren van stroom te voorzien, wat een grote verandering is om robots te laten werken.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Ge Zhang, PhD '22, en promovendus Sungyun Yang, publiceerde hun bevindingen in Science Robotics. Ze pakten een grote hindernis aan bij het maken van kleine robots: hoe kunnen ze genoeg stroom krijgen om zelfstandig te werken zonder ergens op aangesloten te hoeven worden?

In tegenstelling tot de "marionet"-robots die een constante lichtbron of een snoer naar een externe stroombron nodig hebben, kunnen ze met deze nieuwe zink-luchtbatterij vrij bewegen.

Het team heeft al laten zien dat de batterij verschillende onderdelen van stroom kan voorzien, zoals een robotarm (dat is een actuator), een memristor (die dingen kan onthouden) en zelfs een klokcircuit. Bovendien kan de batterij twee soorten sensoren aansturen die van elektrische weerstand veranderen wanneer ze bepaalde chemicaliën in hun omgeving detecteren.

Een van hun doelen is om piepkleine robots te maken die in het lichaam geïnjecteerd kunnen worden om medicijnen zoals insuline precies daar af te geven waar ze nodig zijn. Hiervoor denken ze erover om materialen te gebruiken die vriendelijk zijn voor het lichaam en die afgebroken kunnen worden als de robots klaar zijn met hun werk.

De MIT-ploeg wil ook het voltage van de batterij verhogen, wat nog meer mogelijkheden zou kunnen bieden.

Dit onderzoek werd ondersteund door verschillende organisaties, waaronder het U.S. Army Research Office, het Department of Energy en de National Science Foundation.