可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生
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可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生,德國開姆尼茨理工大學研究團隊研發出了全球最小的電池,比空氣中的塵埃還要微小,可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生。
可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生1
北京時間2月23日消息,德國開姆尼茨理工大學研究團隊在《先進能源材料》期刊發表論文,稱開發出了世界上最小的電池,可以為塵埃大小的計算機提供電源。
包括可以植入人體內的傳感器在內的微型智能設備,需要尺寸比一粒塵埃還小的計算機處理數據。隨着智能設備越來越小,為它們提供電源成為難題。
當前微型電池通過在芯片堆疊薄膜存儲電能
現有微型電池通過在芯片上堆疊薄膜存儲電能,但大小受到存儲電量的限制。為解決這一難題,開姆尼茨理工大學研究團隊將薄膜捲起來,可以存儲更多電能。
新電池可以重複充電,為微型計算機提供至多10小時電能。目前新電池尚不具備市場化條件。
他們的目標是開發能量存儲密度達到每平方釐米100微瓦的可充電電池,適合大多數微型計算機使用場景,其中包括測量環境氣温。
可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生2
2月23日消息,《先進能原材料》期刊上發表了一篇論文,內容顯示德國開姆尼茨理工大學研究團隊研發出了全球最小的電池,比空氣中的塵埃還要微小,可以直接用來給塵埃大小的微型計算機供電。
據瞭解,目前市面上已經有很多可以植入體內的傳感器或微型智能設備,它們內部都會嵌入和塵埃一般大小的計算機,用於處理和存儲數據。隨着這些傳感器或智能設備的體積越來越小,想要給它們供電就變得越來越困難。
這些設備使用的微型電池,很多都是通過在芯片上堆疊薄膜來存儲電能,電量非常有限,受到的限制也很多。開姆尼茨理工大學研究團隊選擇將薄膜捲起來,讓它們可以存儲更多的.電能,這一設想已取得初步的成功。
這種全球最小的電池還可以反覆充電,充滿電能為微型計算機提供10小時以上的續航。未來,該團隊還打算開發能量存儲密度達到100微瓦/c㎡的可充電電池,能適用於更多微型計算機使用場景等。可惜的一點是,這款新電池暫時還只是PPT產品,不具備市場化的條件。
據瞭解,醫療領域很早之前就在探索使用“微型機器人”治療疾病的可行性,並且也研發出眾多可植入體內並治療疾病的微型電子機器人。同樣是在德國開姆尼茨工業大學,由Oliver idt教授領導的研究團隊在2020年開發出世界最小的微型機器人,尺寸為0.8*0.8*0.14mm,能夠把藥物直接攜帶到體內並送達指定區域,以起到更加針對性的治療效果。
美國賓夕法尼亞大學的馬克·米斯金教授及其團隊還研發出一款帶腿可行走的微型機器人,設想是用於半導體領域,可以用來修復手機電池、芯片,甚至用於探索人類大腦信號等。
雖然這些微型機器人、微型計算機距離普通人特別遙遠,但在某些領域確實已經較為成熟。微型計算機的誕生,對於探索人體奧祕,治療一些疾病真的特別有幫助,未來如果能通過微型計算機瞭解人體的更多特性,一些不治之症説不定也能有被治癒的一天。
還是很看好微型計算機和微型電池的未來,希望能夠在更多領域看到它們的身影。
可為塵埃大小計算機供電的微型電池誕生3
德國開姆尼茨工業大學及中國長春應用化學研究所科學家在《先進能源材料》雜誌上撰文稱,他們研製出了迄今世界上最小的電池,可為一粒灰塵大小的計算機供電,未來有望在物聯網、微型醫療植入物、微型機器人系統和超柔性電子等領域大顯身手。
電子產品一直在朝小型化邁進,小型微電子設備(如植入人體內的傳感器系統)需要比一粒灰塵還小的計算機和電池。但迄今為止,缺乏可隨時隨地運行的電源,以及很難生產可集成的微電池這兩大因素阻礙了這一趨勢。
科學家們稱,通過開發合適的電池或“採集”發電方法,可以為微小的亞毫米級計算機供電。但目前微型電池的生產方法與普通電池大相徑庭,如擁有高能量密度的緊湊型電池(鈕釦電池等)使用濕化學方法制造而成,使用這種標準技術生產的微電池可以提供良好的能量和功率密度,但其直徑明顯超過1平方毫米。
研究團隊的目標是設計一種直徑小於1平方毫米、可集成在芯片上的電池,其最小能量密度仍為100微瓦時/平方釐米。為實現這一目標,該團隊在微型規模上集成了集電器和電極條——特斯拉也在大規模使用類似工藝製造其電動汽車用電池。
研究人員使用到了所謂的“瑞士捲”或“微型摺紙”工藝。他們在晶圓表面連續塗覆聚合物、金屬和介電材料薄層,形成具有內在張力的分層系統。薄層被剝離會釋放出機械張力,隨後自動彈回去捲成“瑞士捲”。因此,不需要外力就能製造出一個自卷繞圓筒式微型電池。
利用這種方法,團隊製造出可以反覆充電的迄今最小的微電池,其比一粒鹽還小,能為世界上最小的計算機芯片供電約10個小時。而且,該方法與現有芯片製造技術兼容,能夠在晶圓表面生產高通量微型電池。
研究人員稱,這款微型電池有望在物聯網、微型醫療植入物等領域大顯身手,應用於未來的微納電子傳感器和執行器內。他們表示,這項技術仍有巨大的優化潛力,未來可能會出現更強大的微電池。
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