L’émergence d’une batterie d’une taille remarquablement réduite pourrait révolutionner l’utilisation de micro-robots dans divers domaines, notamment la médecine. Ces avancées technologiques promettent de permettre une autonomie sans précédent pour des applications variées, allant de l’administration ciblée de médicaments à la détection de fuites. La suite explore ces innovations fascinantes.
La vue d’ensemble : L’avenir de l’administration ciblée de médicaments pourrait dépendre du développement d’une minuscule batterie capable d’alimenter des robots de la taille d’une cellule. Des chercheurs du MIT ont créé une telle batterie et travaillent actuellement à son intégration dans des dispositifs robotiques qui peuvent être injectés dans le corps humain à l’aide de matériaux biocompatibles. L’équipe explore également d’autres applications en travaillant à augmenter la tension de la batterie. Cependant, pour exploiter pleinement le potentiel de la batterie, des systèmes et des interfaces compatibles doivent être développés pour garantir qu’elle puisse être intégrée aux technologies robotiques existantes.
Des ingénieurs du MIT ont dévoilé une minuscule batterie révolutionnaire qui pourrait transformer le déploiement de robots autonomes de la taille d’une cellule pour des applications telles que l’administration de médicaments dans le corps humain et la détection de fuites dans les gazoducs.
Cette innovation marque une avancée majeure dans la technologie robotique, ouvrant la voie au développement de robots autonomes capables de fonctionner sans dépendre de sources d’énergie externes.
La pile est remarquablement petite, mesurant seulement 0,1 millimètre de long et 0,002 millimètre d’épaisseur, soit l’équivalent de la largeur d’un cheveu humain. Elle fonctionne en captant l’oxygène de l’air pour oxyder le zinc, produisant un courant pouvant atteindre 1 volt, suffisant pour alimenter de petits circuits, capteurs ou actionneurs.
La batterie est remarquablement petite, mesurant seulement 0,1 millimètre de longueur et 0,002 millimètre d’épaisseur.
« Nous pensons que cela va être très bénéfique pour la robotique », a déclaré Michael Strano, professeur de génie chimique Carbon P. Dubbs au MIT et auteur principal de l’étude. « Nous créons des fonctions robotiques sur la batterie et commençons à assembler ces composants pour en faire des appareils. »
Le laboratoire de Strano se consacre au développement de petits robots capables de détecter et de réagir aux stimuli environnementaux, mais l’un des principaux défis consiste à garantir que ces robots disposent de suffisamment d’énergie. Si certains chercheurs ont utilisé l’énergie solaire pour alimenter des appareils à micro-échelle, cette approche nécessite une source de lumière constante, comme un laser, dirigée vers les robots, ce qui leur vaut le surnom de « marionnettes » en raison de leur dépendance à l’énergie externe.
En revanche, l’intégration d’une batterie dans ces appareils permet une plus grande liberté et une plus grande mobilité. « Les systèmes de marionnettes n’ont pas vraiment besoin d’une batterie car ils obtiennent toute l’énergie dont ils ont besoin de l’extérieur », explique Strano. « Mais si vous voulez qu’un petit robot puisse accéder à des espaces auxquels vous ne pourriez pas accéder autrement, il doit avoir un plus grand niveau d’autonomie. Une batterie est essentielle pour quelque chose qui ne sera pas lié au monde extérieur. »
Pour améliorer l’autonomie des robots, l’équipe de Strano a choisi des batteries zinc-air, connues pour leur forte densité énergétique et leur longue durée de vie, souvent utilisées dans les prothèses auditives. La conception comprend une électrode en zinc reliée à une électrode en platine, toutes deux intégrées dans une bande de polymère appelée SU-8, couramment utilisée en microélectronique.
L’interaction avec l’oxygène entraîne l’oxydation du zinc, libérant des électrons qui circulent vers l’électrode en platine, générant un courant.
Les chercheurs ont démontré que la batterie peut alimenter un actionneur, tel qu’un bras robotisé, ainsi qu’un memristor, qui stocke les mémoires d’événements en modifiant la résistance, et un circuit de fréquence pour suivre le temps.
De plus, la batterie peut faire fonctionner deux types de capteurs qui changent de résistance lors de la détection de produits chimiques environnementaux, l’un fabriqué à partir de disulfure de molybdène atomiquement fin et l’autre à partir de nanotubes de carbone.
Les recherches, menées par Ge Zhang, PhD ’22, et Sungyun Yang, étudiant diplômé du MIT, ont été publiées dans Science Robotics. La recherche a été financée par le US Army Research Office, le US Department of Energy, la National Science Foundation et une bourse d’ingénierie MathWorks.