Baterias do tamanho de grãos de poeira para alimentar robôs do tamanho de células

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/08/2024

As baterias de zinco-ar já são usadas em aparelhos auditivos devido à sua elevada densidade de energia.
[Imagem: Ge Zhang et al. - 10.1126/scirobotics.ade4642]

Microbaterias

Baterias minúsculas poderão permitir o envio de robôs autônomos do tamanho de uma célula para levar medicamentos a pontos específicos no corpo humano, além de outras aplicações, como localização de vazamentos em gasodutos, sensores e internet das coisas.

As microbaterias medem 0,1 milímetro de comprimento e 0,002 milímetro de espessura.

Elas pertencem à classe das baterias de zinco-ar, o que significa que elas capturam oxigênio atmosférico e o utilizam para oxidar zinco, criando uma corrente de até 1 volt, o que é suficiente para alimentar um pequeno circuito, sensor ou atuador.

"Achamos que isso será muito facilitador para a robótica. Estamos construindo funções robóticas na bateria e começando a juntar esses componentes em dispositivos," disse o professor Michael Strano, do MIT, cuja equipe já havia desenvolvido micropartículas robotizadas para monitorar o meio ambiente ou seu estômago e nanopartículas capazes de gera eletricidade.

Um dos maiores desafios no desenvolvimento de pequenos robôs que possam sentir e responder a estímulos em seu ambiente é garantir que eles tenham potência suficiente. As principais tentativas envolvem o uso de células solares, mas isto exige lasers apontados o tempo todo para os microrrobôs, para servirem como um sol artificial - por precisarem ser manipulados externamente, esses microrrobôs são conhecidos como "marionetes". As microbaterias resolvem este problema, deixando os robôs independentes.

Estrutura da microbateria.
[Imagem: Ge Zhang et al. - 10.1126/scirobotics.ade4642]

Baterias de zinco-ar

As baterias de zinco-ar já são usadas em aparelhos auditivos devido à sua elevada densidade de energia, o que significa que elas têm uma vida útil significativamente superior à das baterias comuns.

A bateria construída pela equipe consiste em um eletrodo de zinco conectado a um eletrodo de platina, embutidos em uma tira de um polímero chamado SU-8, que é comumente usado na microeletrônica. Quando esses eletrodos interagem com moléculas de oxigênio do ar, o zinco se oxida e libera elétrons que fluem para o eletrodo de platina, criando uma corrente.

Os protótipos conseguiram fornecer energia suficiente para alimentar um atuador - neste caso, um braço robótico que pode ser levantado e abaixado. A bateria também poderia alimentar um memoristor, um componente eletrônico que armazena memórias de eventos alterando sua resistência elétrica, e um circuito de relógio, que permite que dispositivos robóticos controlem o tempo.

A bateria também forneceu energia suficiente para operar dois tipos diferentes de sensores que mudam sua resistência elétrica quando encontram produtos químicos no ambiente. Um dos sensores é feito de dissulfeto de molibdênio atomicamente fino e o outro de nanotubos de carbono, mostrando o nível de miniaturização almejado pela equipe.

"Estamos criando os blocos de construção básicos para desenvolver funções no nível celular," acentuou Strano.

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