MIT研制的头发丝般细的电池可为自主微型机器人提供动力

靶向给药的未来可能取决于开发出一种能为细胞大小的机器人提供动力的微型电池。麻省理工学院的研究人员已经制造出了这种电池，目前正致力于将其整合到机器人设备中，利用生物兼容材料将其注入人体。研究小组还在努力提高电池的电压，探索更多的应用。不过，要充分发挥这种电池的潜力，还必须开发出兼容的系统和接口，以确保它能与现有的机器人技术相结合。

麻省理工学院的工程师们推出了一种突破性的微小电池，它可以改变细胞大小的自主机器人的部署，应用于人体内的药物输送和天然气管道泄漏检测等。

这一创新标志着机器人技术的重大进步，为开发无需依赖外部电源即可运行的自主机器人铺平了道路。

这种电池非常小，长度仅为 0.1 毫米，厚度仅为 0.002 毫米，与人的头发丝宽度相仿。它通过捕捉空气中的氧气来氧化锌，产生高达 1 伏特的电流，足以为小型电路、传感器或执行器供电。

"我们认为这将极大地促进机器人技术的发展，"该研究的资深作者、麻省理工学院 Carbon P. Dubbs 化学工程教授 Michael Strano 说。"我们正在电池上构建机器人功能，并开始将这些组件组合到设备中。"

Strano的实验室一直致力于开发能够感知和响应环境刺激的微型机器人，但一个关键的挑战是确保这些机器人有足够的动力。虽然一些研究人员利用太阳能为微型设备供电，但这种方法需要持续的光源（如激光）来照射机器人，由于它们依赖外部电源，因此被称为"牵线木偶"。

相比之下，在这些设备中安装电池可以获得更大的自由度和移动性。"牵线木偶系统其实并不需要电池，因为它们所需的能量都来自外部，"斯特拉诺解释道。"但是，如果希望小型机器人能够进入那些你无法进入的空间，它就需要有更大的自主性。对于不与外界相连的东西来说，电池是必不可少的。"

为了提高机器人的独立性，斯特拉诺的团队选择了锌空气电池，这种电池以能量密度高、使用寿命长而著称，通常用于助听器。该设计包括一个锌电极和一个铂电极，两者都嵌入一种名为 SU-8 的聚合物条中，这种聚合物条常用于微电子领域。与氧气的相互作用导致锌氧化，释放出电子，电子流向铂电极，产生电流。

研究人员演示了这种电池可以为机械臂等执行器以及通过改变电阻来存储事件记忆的忆阻器和用于跟踪时间的时钟电路供电。

此外，这种电池还能运行两种在检测环境化学物质时电阻会发生变化的传感器，一种由原子般薄的二硫化钼制成，另一种由碳纳米管制成。

这项研究由 22 级博士张革和麻省理工学院研究生杨善云领导，论文发表在《科学机器人学》（Science Robotics）上。这项研究得到了美国陆军研究办公室、美国能源部、美国国家科学基金会以及 MathWorks 工程奖学金的资助。