Buzz
TPO - Các nhà khoa học đã chế tạo một loại pin mỏng như sợi tóc, có khả năng cung cấp năng lượng cho các robot cực nhỏ, chỉ bằng kích thước của dấu chấm câu.
Pin siêu nhỏ cung cấp năng lượng cho robot (Ảnh: Michael Strano)
Pin kẽm-không khí hoạt động bằng cách hấp thụ oxy từ môi trường và phản ứng với lượng kẽm rất nhỏ, tạo ra khoảng 1 vôn. Năng lượng này đủ để cấp điện cho cảm biến hoặc cánh tay robot nhỏ, giúp nâng hạ các vật dụng như insulin vào tế bào bệnh nhân tiểu đường.
Robot siêu nhỏ đã được nghiên cứu lâu dài với mục tiêu đưa thuốc đến các vị trí cụ thể trong cơ thể, nhưng việc cấp năng lượng cho chúng vẫn là một thách thức lớn.
Nhiều thiết kế hiện tại dựa vào năng lượng mặt trời, yêu cầu tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc tia laser. Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều không thể thâm nhập sâu vào cơ thể do yêu cầu kết nối liên tục với nguồn sáng.
Michael Strano, tác giả nghiên cứu và kỹ sư hóa học tại MIT, cho biết: 'Để một robot siêu nhỏ có thể hoạt động trong những không gian mà con người không thể tiếp cận, nó cần phải có khả năng tự chủ cao hơn.'
Pin có kích thước chỉ 0,01 milimet
Đây là một trong những loại pin nhỏ nhất từng được phát minh. Vào năm 2022, các nhà nghiên cứu ở Đức đã giới thiệu một loại pin nhỏ bằng milimet có thể gắn vừa vào một vi mạch. Tuy nhiên, pin của Strano và nhóm của ông còn nhỏ hơn gấp 10 lần, chỉ dài 0,1 milimet và dày 0,002 milimet (so với độ dày trung bình của tóc người khoảng 0,1 milimet).
Pin này bao gồm hai thành phần chính: một điện cực kẽm và một điện cực bạch kim. Các điện cực này được bao bọc trong một loại polymer gọi là SU-8. Khi kẽm phản ứng với oxy từ không khí, phản ứng oxy hóa xảy ra và giải phóng electron, dẫn chúng đến điện cực bạch kim.
Pin được chế tạo thông qua quy trình quang khắc, sử dụng vật liệu nhạy sáng để chuyển các mẫu kích thước nanomet lên các tấm wafer silicon. Quy trình này thường dùng trong sản xuất chất bán dẫn, cho phép tạo ra nhanh chóng 10.000 pin trên mỗi tấm wafer silicon, như được báo cáo trên tạp chí Science Robotics.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng sợi dây để kết nối những viên pin siêu nhỏ này với các robot siêu nhỏ mà phòng thí nghiệm của Strano cũng phát triển. Họ đã thử nghiệm khả năng cấp năng lượng cho một memristor bằng loại pin này.
Pin siêu mỏng cũng được dùng để cấp nguồn cho mạch đồng hồ, giúp robot theo dõi thời gian và cung cấp năng lượng cho hai cảm biến kích thước nano, gồm một cảm biến làm bằng ống nano carbon và cảm biến còn lại làm bằng molypden disulfide. Các cảm biến vi mô này có thể được thả vào các ống hoặc nơi khó tiếp cận khác, theo các nhà nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng pin để điều khiển một cánh tay trên robot siêu nhỏ. Những động lực nhỏ này có thể giúp các robot y tế hoạt động bên trong cơ thể để đưa thuốc đến đúng thời điểm và địa điểm cụ thể.
