Kleiner als ein Sandkorn Ingenieure entwickeln kleinste Batterie der Welt
Ingenieure des MIT haben die wohl kleinste Batterie der Welt entwickelt. Sie ist kleiner als ein Sandkorn, aber ihre Möglichkeiten sind nahezu grenzenlos.
Forschern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es gelungen, eine Zink-Luft-Batterie zu entwickeln, die gerade einmal 0,1 Millimeter lang und 0,002 Millimeter dick ist – also dünner als ein menschliches Haar. Die Batterie könne Sauerstoff aus der Luft aufnehmen und damit Zink oxidieren, wodurch Strom mit einem Potenzial von bis zu 1 Volt entsteht, so die Wissenschaftler. Das reiche aus, um einen kleinen Schaltkreis, Sensor oder Aktuator mit Strom zu versorgen.
"Wir glauben, dass dies die Robotik enorm voranbringen wird", sagt Michael S. Strano, Professor für Chemieingenieurwesen am MIT und Hauptautor der Studie. "Wir bauen Roboterfunktionen in die Batterie ein und beginnen, diese Komponenten zu Geräten zusammenzusetzen."
Großes Potenzial für den Einsatz in der Medizin
In ersten Tests konnten die winzigen Batterien bereits verschiedene mikroskopische Geräte antreiben: einen Aktuator, der einen kleinen Roboterarm bewegen kann, einen Memristor zur Datenspeicherung, eine Mikrouhr zur Zeitmessung sowie diverse Nanosensoren, die auf Chemikalien reagieren.
Besonders vielversprechend ist ihr Einsatz in der Medizin. Zellgroße Roboter könnten im menschlichen Körper Medikamente wie Insulin zielgenau transportieren und freisetzen. Auch Anwendungen bei der Inspektion von Gasleitungen zur Ortung von Lecks oder in der Umweltüberwachung sind denkbar.
Bisher wurden solche Mikroroboter mit Solarenergie betrieben und mussten über externe Magnetfelder oder Laserlicht gesteuert werden, was deren Autonomie einschränkte. Die neue Batterie könnte den Robotern eine deutlich höhere Selbstständigkeit verleihen und sie auch in Bereiche vordringen lassen, die man sonst nicht erreichen könnte.
Herausforderungen und Zukunftsaussichten
Aktuell müssen die Mikrobatterien per Kabel mit den zu betreibenden Geräten verbunden werden. Die Forscher arbeiten daran, diese direkt in die Geräte zu integrieren und die erzeugte Spannung weiter zu erhöhen.
"Experimente haben gezeigt, dass unsere Batterien unter verschiedenen Bedingungen funktionieren können", so das Forschungsteam des MIT weiter. Ziel sei es auch, sowohl Batterien als auch Roboter aus biokompatiblen Materialien herzustellen, sodass diese sich nach ihrer Aufgabe im menschlichen Körper auflösen können.
- news.mit.edu: "MIT engineers design tiny batteries for powering cell-sized robots" (englisch)
