新型鋅電池可與機器人「融為一體」 續航能力提高72倍

2020-12-09 和訊科技

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，如今的機器人已經具備了一些令人難以置信的能力，無論是在紐西蘭放羊還是在盧安達運送醫療物資。如何讓它們的性能得到進一步的提升，一直是科學家們近年來的研究重點。其中一種方法是，將它們的一些結構材料加倍作為能量儲存，就像動物體內的脂肪一樣。

據《科學機器人》雜誌報導，已有科學家用一種多功能電池演示了這種方法，這種電池可以作為蠍子形機器人的結構材料。他們估計，這項技術可以為未來的機器人提供高達72倍於當前配置的動力。

這項研究是由密西根大學（University of Michigan）的工程師們完成的，他們正在研究廉價、無毒的鋅電池為新一代機器人設備供電的潛力。這些電池通過由水基聚合物凝膠和凱夫拉背心中使用的芳綸納米纖維製成的膜在鋅電極和空氣陰極之間傳輸氫氧離子，這種設計開啟了一些有趣的多功能功能。

該團隊使用最新版本的鋅電池作為結構材料，用於製造蠍子和蠕蟲形狀的小型機器人。這些電池被連接到機器人的馬達中，然後將其包裹起來，以保護內部的脆弱部件。在這種配置下，多功能的生物形態電池既是機器人的結構部件，又是其動力來源，其性能類似於今天使用的典型鋰電池。

「就能量密度而言，目前沒有其他結構電池能與當今最先進的鋰電池相媲美，」該研究的領導者Nicholas Kotov解釋說，「但為了儘可能完美，我們對之前的結構鋅電池版本進行了10項改進。」

Kotov表示，目前機器人的設計通常會受制於電池的體積，電池佔據了其可用機載空間的20%左右，佔整體重量的20%左右。根據該團隊的說法，結構電池的能量密度可能會在這方面改變遊戲規則，例如，可以將送貨機器人的續航能力提高一倍，甚至更進一步。

「然而，這並不是極限。」該研究的第一作者Mingqiang Wang表示：「我們估計，如果將機器人的外部也更換為鋅電池，與擁有單節鋰離子電池相比，機器人的電力容量可以增加72倍。」

這可能不僅適用於今天為送貨或倉儲物流等應用而製造的機器人，還可能塑造微觀尺度上更小的機器人。傳統的電池太大、效率太低，無法完成這項工作。

「能夠承擔雙重責任的電池，即儲存電荷和保護機器人的『器官』，複製了脂肪組織在生物中服務於儲存能量的多功能性。」Kotov實驗室生物醫學工程專業的博士生Ahmet Emre說。

（責任編輯：王治強 HF013）

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