Vật liệu pin truyền thống hầu hết được điều chế bằng hóa học ướt và không thể giảm thiểu đáng kể, đồng thời một số pin lithium và pin làm từ vật liệu gốm cũng bị hạn chế về kích thước và hiệu suất. Do đó, kích thước của hầu hết các pin siêu nhỏ bị giới hạn ở mức milimet và dưới milimet vuông, đồng thời chúng không thể được sử dụng trực tiếp ở rô-bốt cấp pico (pL, một phần nghìn tỷ lít) hoặc rô-bốt cấp tế bào.
Lần này, các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Massachusetts ở Hoa Kỳ đã sử dụng công nghệ quang khắc để tạo ra loại pin siêu vi mật độ năng lượng cao có thể đặt trên các robot tự động có kích thước bằng tế bào để chúng có đủ năng lượng. hoạt động tự chủ trong môi trường hạn chế như đường ống, dưới lòng đất, bên trong thân tàu và trên tàu. Bài báo được đăng trên tạp chí Science Robotics vào giữa tháng 8.
E-SPORTĐể tạo ra nhiều robot siêu nhỏ có khả năng tự động hóa cao hơn, các nhà nghiên cứu đã chọn pin kẽm-không khí. Nguyên nhân chính là loại pin này có mật độ năng lượng và năng lượng rất cao và có tuổi thọ sử dụng lâu hơn nhiều loại pin.
Họ đã sử dụng công nghệ in thạch bản tiêu chuẩn trong phòng sạch để sản xuất hàng loạt khoảng 10.000 (mảng 100 × 100) tấm kẽm có độ cao pico có cùng thiết kế trên tấm bán dẫn silicon 2 inch (đường kính 5,08 cm). -pin không khí".
Lớp trên cùng của loại pin này bao gồm cực dương kẽm (Zn) (độ dày 1,5 μm) và cực âm bạch kim (Pt), được nhúng trong lớp cách điện SU-8 (một loại polymer chống ăn mòn) , với chiều dài và chiều rộng chỉ 100 μm. Độ dày chỉ 0,002mm (tương đương với độ dày của một sợi tóc người) và được in hoàn toàn trên đế wafer silicon.
Khi các điện cực này tương tác với các phân tử oxy trong không khí, kẽm sẽ bị oxy hóa và giải phóng các electron chạy đến các điện cực bạch kim, tạo ra dòng điện. Trong quá trình phản ứng của cực dương kẽm, trên bề mặt điện cực sẽ tạo ra một lớp kết tủa kẽm photphat (không ảnh hưởng đến hoạt động của nó), cực âm bạch kim sẽ xúc tác nước thành ion hydroxit và oxy.
因此，超级月亮与其说是一个科学术语，不如说是一个流行术语。由于月球的轨道是不断变化的椭圆形，因此这种现象一般每年只会出现三到四次，而且是连续几个月发生。
如果黑客集团的说法属实，就受影响的人数而言，此次入侵可能是有史以来最大的泄露事件之一。
不过目前可用于打印的材料选择十分有限，且其可持续性和耐用性的问题仍然存在。于是，一些科学家将目光转向地球上丰富的可再生有机聚合物“纤维素”类衍生材料。
该团队表示，两名潜水员对沉船残骸进行仔细观察后发现，这是一艘19世纪的小型帆船，尽管久经岁月洗礼，该沉船的船体仍完好无损，只是船首受到轻微损伤，而且船上的大部分货物也保存得相当完整。
E-SPORTNgười thí nghiệm đặt pin kẽm-oxy kích thước 100μm vào dung dịch nước trung tính chẳng hạn như dung dịch muối đệm photphat 0,15M (PBS) để quan sát xem pin có thể tạo ra bao nhiêu dòng điện, điện áp và thời gian phóng điện. Kết quả cho thấy điện áp trung bình của pin là 0,3 ~ 0,5V. Nếu tốc độ phóng điện tăng từ 0,1 mA/cm lên 0,4mA/cm thì công suất đầu ra trung bình sẽ tăng thêm 1 ~ 3nW.
Ngoài ra, thời gian xả của pin này duy trì trong khoảng từ 2.000 đến 3.000 giây. Nếu tốc độ xả tăng lên 0,4mA/cm thì thời gian xả sẽ rút ngắn xuống còn 1.000 và 2.000 giây.
Ngoài ra, các nhà thí nghiệm cũng đã sản xuất pin kẽm-oxy 50μm, 20μm hoặc thậm chí nhỏ hơn để quan sát xem pin có thể duy trì hiệu suất và có thể sử dụng trên các robot nhỏ hơn sau khi thu nhỏ hay không. Kết quả cho thấy pin nhỏ hơn có thể duy trì hiệu suất nhất định.
Sau khi xác nhận hiệu suất của pin, các nhà nghiên cứu đã cài đặt pin vào microrobot để quan sát hiệu suất tổng thể của pin. Kết quả cho thấy pin kẽm-không khí picoscale đủ khả năng cung cấp năng lượng ổn định cho các mạch microrobot, cảm biến, mạch đồng hồ (cho phép các thiết bị robot theo dõi thời gian) và các bộ truyền động khác, cho phép chúng đạt được khả năng tự chủ tốt.
Các nhà nghiên cứu cho biết cho đến nay, loại pin kẽm-không khí cỡ pico này có mật độ năng lượng cao hơn so với các loại pin siêu nhỏ khác được báo cáo cho đến nay, nhưng vẫn còn nhiều chỗ cần cải thiện về mật độ năng lượng của pin. Trong tương lai, chúng tôi sẽ phát triển theo hướng này để loại pin này có thể cung cấp nhiều chức năng hơn cho các robot có kích thước bằng tế bào để có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực hơn.
Giáo sư Michael Strano của Khoa Kỹ thuật Hóa học tại MIT nói với phòng tin tức của trường: “Chúng tôi nghĩ rằng kết quả này rất có lợi cho ngành chế tạo robot. Chúng tôi đã bắt đầu tổng hợp nó trên một số bộ phận của thiết bị để xây dựng chức năng của robot. robot."
Strano cho biết: "Các robot siêu nhỏ do con người vận hành có thể lấy năng lượng cần thiết từ bên ngoài. Tuy nhiên, khi bạn muốn một robot nhỏ đi vào một không gian mà con người không thể kiểm soát thì nó cần phải có những khả năng nhất định. Tính tự chủ, pin là một phải. Bây giờ chúng tôi đang tạo ra các khối xây dựng cơ bản của robot để chúng có thể hoạt động ở cấp độ tế bào."
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia và Học bổng Kỹ thuật MathWorks. ◇
Biên tập viên: Lian Shuhua
