تأمین انرژی میکرو روبات‌ها و دستگاه‌های پزشکی تسهیل می‌شود

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، باتری‌های میکرو، پتانسیل باورنکردنی برای تامین انرژی میکرو دستگاه‌ها، میکروروبات‌ها و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت را دارند. با این حال، آن‌ها تاکنون آن چنان که باید کارآمد نبوده‌اند، زیرا فاقد قدرت بودند. اکنون، محققان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign یک میکروباتری ولتاژ بالا ایجاد کرده‌اند که با طراحی باتری‌های موجود بی نظیر است.

**فعال کردن ظرفیت انرژی دستگاه‌های کوچکتر

پاول براون مدیر آزمایشگاه تحقیقات مواد، استاد علوم و مهندسی مواد گفته است که «ما برای فعال کردن پتانسیل کامل دستگاه‌های ریزمقیاس، با بهبود معماری الکترود و ارائه طرح‌های نوآورانه باتری، به باتری‌های کوچک قدرتمندی نیاز داریم.»

بیشتر بخوانید:

تغییرات اقلیمی چالشی جدی برای توسعه قدیمی‌ترین روش تولید انرژی تجدیدپذیر در جهان

یکی از مشکلاتی که محققان باید بر آن غلبه می‌کردند این بود که با کوچک‌تر شدن باتری‌ها، بسته‌بندی بر حجم و جرم باتری غالب می‌شود، در حالی که ناحیه الکترود کوچک‌تر می‌شود و در نتیجه انرژی و قدرت کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این مشکل، تیم فناوری بسته بندی جدیدی را توسعه داد که از کلکتور‌های جریان ترمینال مثبت و منفی به عنوان بخشی از خود بسته بندی استفاده می‌کرد. نتیجه میکروباتری‌های کوچکی بود که هنوز ولتاژ کاری بالایی تولید می‌کردند. تا به امروز، معماری‌های الکترود و طرح‌های سلولی در مقیاس میکرونانو به طرح‌های متراکم توان محدود شده‌اند که به قیمت تخلخل و چگالی انرژی حجمی بوده است. کار ما برای ایجاد یک منبع انرژی در مقیاس کوچک که هم چگالی توان بالا و هم چگالی انرژی حجمی را نشان می‌دهد موفق بوده است.»

**توسعه شکاف را پر می‌کند

محققان خاطرنشان کردند که این توسعه بخش‌ها و صنایع بسیاری را گرد هم می‌آورد. این کار شکاف دانش را در تقاطع شیمی مواد، الزامات منحصر به فرد تولید مواد برای پیکربندی میکروباتری‌های مسطح با انرژی متراکم، و نانو میکروالکترونیک کاربردی که به یک منبع برق با ولتاژ بالا را پر می‌کند.

از نظر کاربردها، یکی از موارد مهم می‌تواند نیرو دادن به میکروربات‌های کوچک شده به اندازه حشره باشد، آن هم برای به دست آوردن اطلاعات ارزشمند در طول بلایای طبیعی، مأموریت‌های جست‌وجو، نجات و در محیط‌های خطرناکی که دسترسی مستقیم انسان غیرممکن است.

جیمز پیکول، دستیار، گروه مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی، دانشگاه پنسیلوانیا معتقد است که «ولتاژ بالا برای کاهش بار الکترونیکی که یک میکروروبات باید حمل کند، مهم است. این بدان معناست که این باتری‌ها پیشرفت‌هایی را در سطح سیستم فراتر از انرژی خود را ممکن می‌سازند تا روبات‌های کوچک بتوانند طولانی‌تر سفر یا اطلاعات مهم‌تری را برای اپراتور‌های انسانی ارسال کنند».

**باتری‌هایی به کوچکی گرد و غبار

محققان برای مدت طولانی روی میکرو باتری‌ها کار کرده‌اند و قبل از تولید باتری‌هایی کوچک که به‌عنوان «گرد و غبار هوشمند» استفاده می‌شوند، با این دستگاه‌ها به موفقیت دست یافته‌اند. در آگوست سال ۲۰۲۲، گروهی از محققان در دانشگاه صنعتی کمنیتس آلمان، میکروباتری‌هایی به اندازه دانه‌های برنج ساختند. آن‌ها ادعا کردند که اختراعشان می‌تواند در آینده برای تقویت برنامه‌های کاربردی پیشرفته IoT (اینترنت اشیا) مانند ریزحسگر‌های هوشمند و دستگاه‌های محاسباتی در مقیاس میلی متری از طریق چیزی که آن‌ها را غبار هوشمند می‌نامند، استفاده شود.

این نوع «گرد و غبار» شامل دستگاه‌هایی در مقیاس میکرو و نانو است که در همه جا از جمله شهرها، کارخانه‌ها و جنگل‌ها توزیع می‌شوند. آن‌ها برای نظارت بر تغییرات مختلف در اطراف ما در زمان واقعی خدمت می‌کنند.

انتهای پیام/۱۱۰/