Mikrobaterie mniejsze niż 1 mm z ogromnym potencjałem
Trend zmierzający do miniaturyzacji trwa w najlepsze. O ile w przypadku telefonów granicę stanowi funkcjonalność (wielkość palców nie pozwala na dalszą miniaturyzację), o tyle w przypadku mikrobaterii i komputerów pomniejszaniu nie widać (!) końca.
Tym bardziej, że jest to niezbędne, chociażby w takich przypadkach jak biokompatybilne systemy czujników w ciele. Wymagają one komputerów i baterii mniejszych niż pyłek kurzu. Dotychczas rozwój ten był hamowany przez dwa główne czynniki: brak wbudowanych źródeł zasilania do pracy w dowolnym miejscu i czasie oraz trudności w produkcji zintegrowanych mikrobaterii.
Rozwiązanie tych problemów przedstawiają w najnowszym numerze Advanced Energy Materials dwaj uczeni.
Prof. dr Oliver G. Schmidt, kierownik katedry systemów materiałowych nanoelektroniki i dyrektor naukowy Centrum Materiałów, Architektury i Integracji Nanomembran (MAIN) na Politechnice w Chemnitzz. Oraz Dr Minshen Zhu, badacz z Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW) w Dreźnie i Changchun Institute of Applied Chemistry.
Omawiają oni, w jaki sposób można realizować aplikacje inteligentnego pyłu zasilane bateryjnie w skali submilimetrowej (o średnicy mniejszej niż 1 milimetr). Prezentują najmniejszą na świecie baterię jako prototyp przeznaczony do zastosowania.
Źródło: TU Chemnitz/Leibniz IFW Drezno
Mikro rozmiar – makro zastosowania
Moc do obsługi niewielkich komputerów w skali submilimetrowej można zapewnić poprzez opracowanie odpowiednich baterii lub metod „zbierania” energii elektrycznej. Np. generatory mikrotermoelektryczne przetwarzają ciepło na energię elektryczną. Także drgania mechaniczne są dobrym źródłem energii do zasilania urządzeń o małej skali. Obiecujące są również małe ogniwa fotowoltaiczne, które przekształcają światło w energię elektryczną na małych chipach.
Celem prof. Schmidta, dr Zhu i członków ich zespołu było zaprojektowanie baterii o średnicy znacznie mniejszej niż jeden milimetr kwadratowy, która po zintegrowaniu z chipem nadal ma minimalną gęstość energii wynoszącą 100 mikrowatogodzin na centymetr kwadratow
Aby to osiągnąć, zespół nawinął kolektory prądu i paski elektrod w mikroskali. Podobny proces stosowany na dużą skalę przez Teslę do produkcji akumulatorów do swoich e-samochodów.
Korzystając z tej metody, zespół badawczy wyprodukował ładowalne mikrobaterie. Mogą one zasilać najmniejsze na świecie chipy komputerowe przez około dziesięć godzin — na przykład do ciągłego pomiaru lokalnej temperatury otoczenia. Niewielka bateria o ogromnym potencjale dla przyszłej mikro- i nanoelektronicznej sensoryki oraz technologii siłowników. W takich dziedzinach jak Internet Rzeczy, miniaturowe implanty medyczne, systemy mikrorobotyczne i ultraelastyczna elektronika.
Czytaj także: https://conowego.pl/aktualnosci/snapdragon-8-gen-2-na-horyzoncie-co-o-nim-wiemy-117891
