密歇根大学研究廉价无毒锌电池为新一代机器人设备供电的潜力

据外媒New Atlas报道,现在的机器人已经能够完成一些不可思议的壮举,无论是在新西兰放羊还是在卢旺达运送医疗用品。它们可以达到更高的高度的一种方法是,如果它们的一些结构材料加倍作为能量储存,就像动物的脂肪一样。科学家们现在已经用一种多功能电池演示了这种方法。他们估计,这项技术可以为未来的机器人提供高达72倍于当前配置的动力。

密歇根大学研究廉价无毒锌电池为新一代机器人设备供电的潜力

这项工作是由密歇根大学的工程师进行的,他们正在研究廉价、无毒的锌电池为新一代机器人设备供电的潜力。这些电池通过由水基聚合物凝胶和凯夫拉背心中使用的芳纶纳米纤维制成的膜在锌电极和空气阴极之间传输氢氧离子,这种设计开启了一些有趣的多功能功能。

该团队使用其最新版本的锌电池作为小型机器人的结构材料,形状像蝎子和蠕虫。电池被连接到机器人的电机中,然后包裹在机器人上,以保护内部的脆弱部件。这种配置下,多功能的生物形态电池既是机器人的结构部件,又是其动力源,其性能与目前使用的典型锂电池相似。

“就能量密度而言,没有任何其他结构电池的报道可以与当今最先进的先进锂电池相媲美,”研究的领导者 Nicholas Kotov解释说。“我们在10个不同的措施上改进了我们之前的结构锌电池版本,其中一些措施是100倍,以实现这一目标。”

Kotov表示,目前机器人的设计通常是为了容纳电池,这些电池占据了其可用机载空间的20%左右,并贡献了其整体重量的20%左右。根据该团队的说法,结构电池的能量密度可能会改变这方面,例如,可以将送货机器人的续航能力提高一倍。但它们有可能比这更进一步。

“然而,这并不是极限,”该研究的第一作者王明强说。“我们估计,如果将机器人的外部更换为锌电池,与拥有单节锂离子电池相比,机器人的电力容量可以增加72倍。”

这可能不仅适用于今天为送货或仓库物流等应用而建造的机器人,而且可以塑造微观尺度上更小的机器的发展,典型的电池太大,效率太低,无法完成工作。所有这些都是通过从自然界的能源系统中取经。

“能够承担双重职责的电池–储存电荷和保护机器人的‘器官’-复制了脂肪组织在生物中服务于储存能量的多功能性,”Kotov实验室生物医学工程专业的博士生Ahmet Emre说。

这项研究发表在《科学机器人》杂志上。[cnbeta]

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