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微米级设备供电的锌空气电池面世
2024年08月20日 13:42:27
来源：化工仪器网 点击量：4382
锌电池长100微米，厚2微米，是一款锌空气电池。与其他类型的电池相比，锌空气电池能量密度更高、寿命更长。
【化工仪器网 时事热点】锌空气电池，也称为锌-氧空气电池，是一种利用空气中的氧气作为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质的新型化学电源。锌空气电池的工作原理基于锌与空气中的氧气之间的电化学反应。当电池工作时，锌电极被氧化并释放出电子，这些电子通过电路流向正极，与空气中的氧分子结合形成氢氧根离子。
随着机器人设备逐渐缩小，对微米尺度电池的需求日益迫切。美国麻省理工学院工程师团队通过深入研究和技术创新，成功设计出了这款微型锌空气电池。该团队一直在致力于开发能够感知和响应环境刺激的微型机器人，而电池技术的突破为这些机器人的自主运行提供了重要保障。
锌电池长100微米，厚2微米，是一款锌空气电池。与其他类型的电池相比，锌空气电池能量密度更高、寿命更长。该电池从空气中捕获氧气，可产生高达1伏的开路电压，能量密度达到760瓦时/升，足以为一个微型电路、传感器或执行器供电。
该电池的能量密度达到760瓦时/升，相比其他类型的微型电池具有更高的能量存储能力。锌空气电池在能量密度和寿命方面表现出色，适合为需要长时间运行的微米级设备供电。电池正极采用活性碳、铜网等材料，负极采用金属锌，不含有毒有害物质，符合环保要求。锌电极使用完后，可通过再生还原得到再次使用，提高了资源利用率。
近年来，该团队一直在研究能够感知和响应环境刺激的微型机器人，但开发这种机器人面临诸多挑战，其中包括确保有足够电力供其运行。虽然已能用太阳能为此类设备供电，但必须始终有激光器或其他光源与机器人相连。如果想让微型机器人进入更小空间，赋予其更高自主性至关重要。而电池对于那些无法与外界连接的设备来说不可或缺。
电池由铂电极和锌电极组成，锌电极嵌入名为SU-8的聚合物条内。当电极与空气中的氧分子相互作用时，锌被氧化并释放出流向铂电极的电子，从而产生电流。测试结果显示，这种电池产生的电力足以驱动一个执行器(可升降的机器人手臂)，还可为忆阻器和时钟电路供电，也能同时驱动两种不同类型的传感器。研究人员还在努力提高新电池的电压，以扩大其应用范围。
这款微型锌空气电池的出现为微米级设备的能源供应提供了新的解决方案。它可以广泛应用于体内胶体机器人、传感器等微米级设备中，为这些设备提供稳定可靠的电力支持。未来，这些设备有望应用于人体内药物输送、天然气管道泄漏定位等领域，为医疗、工业等领域带来革命性的变化。
团队计划，在此基础上开发自主能力更强的微型机器人，包括注射到人体内的微型机器人。这种机器人到达体内后，可找到目标部位，并释放胰岛素等药物。这些设备将由生物相容性材料制成，完成任务后材料就会分解。
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