Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine winzige Zink-Luft-Batterie entwickelt, die Roboter antreiben kann, die gerade einmal so groß wie menschliche Zellen sind. Ziel ist es, im Körper gezielt Medikamente zu verabreichen.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelten kürzlich eine winzige Batterie, die zellgroße Roboter mit Energie versorgen soll. Diese Roboter könnten Ärzte in der Medizin einsetzen, um Medikamente gezielt im menschlichen Körper abzugeben. Sie könnten aber auch zum Einsatz kommen, um etwa Lecks in Gasleitungen zu identifizieren.
Die neuartige Batterie ist gerade einmal 0,1 Millimeter lang und 0,002 Millimeter dick. Das entspricht etwa der Dicke eines menschlichen Haars oder der Größe eines Sandkorns. Sie nutzt Sauerstoff aus der Luft, um Zink zu oxidieren und dadurch eine elektrische Spannung von bis zu einem Volt zu erzeugen. Diese Energie reicht aus, um kleine Schaltkreise, Sensoren oder Aktuatoren anzutreiben.
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Zellgroße Roboter erhalten Autonomie durch Zink-Luft-Batterie
Eines der größten Probleme bei der Entwicklung solcher Mikroroboter ist die Energieversorgung. Während andere Ansätze auf Solarenergie setzen, ist diese Lösung oft unpraktisch, da sich die Roboter häufig in dunklen Gegenden bewegen. Mit der neuen Zink-Luft-Batterie könnten diese jedoch eine höhere Autonomie erreichen.
Die Batterie besitzen eine hohe Energiedichte und zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer aus. Sie besteht aus einer Zinkelektrode, die mit einer Platinelektrode verbunden ist. Die Elektroden sind zusätzlich in einen Streifen aus Polymer eingebettet. Wenn diese Elektroden mit Sauerstoffmolekülen reagieren, oxidiert das Zink und ein elektrischer Strom entsteht.
Betrieb von verschiedenen Geräten bereits möglich
In ersten Tests konnten die Forscher zeigen, dass die Batterie ausreichend Energie liefert, um einen Roboterarm zu bewegen. Außerdem konnte sie einen Memristor, der elektrische Widerstände speichert, und eine Schaltung zur Zeitmessung betreiben. Auch ein Betrieb von Sensoren, die ihre elektrische Leitfähigkeit bei Kontakt mit bestimmten Chemikalien ändern, war möglich.
Die Forscher arbeiten nun daran, den Spannungsbereich der Batterie zu erhöhen, um noch vielseitigere Anwendungen zu ermöglichen. Sie soll künftig direkt in Roboter integriert werden, sodass diese vollständig autonom arbeiten können.
Langfristig planen die Forscher Roboter zu entwickeln, die Ärzte beispielsweise in den menschlichen Körper injizieren, um dort gezielt Medikamente abzugeben. Diese Roboter könnten dann aus biokompatiblen Materialien bestehen, die sich nach Gebrauch selbst zersetzen.
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