Продолжающаяся миниатюризация электроники требует постоянного переосмысления устройств, которые ее питают, и ученые из Технологического университета Хемница вывели эту технологию на новый уровень. Исследователи создали самую маленькую в мире батарею, которая может найти применение для питания небольших датчиков в человеческом теле или других приложений.

Инновационное решение для хранения энергии было создано с помощью так называемого процесса Swiss-Roll, вдохновленного бисквитными цилиндрическими лепешками, свернутыми с толстыми слоями джема внутри. Ученые наслаивали токосъемники и электродные полоски из полимерных, металлических и диэлектрических материалов на натянутую поверхность пластины.

При отслаивании этих отдельных слоев напряжение снимается, и материалы отскакивают, сворачиваясь друг вокруг друга, приобретая ту же архитектуру, что и бисквитный рулет, создавая “микробатарею цилиндра с самозакручиванием”. Это устройство меньше одного квадратного миллиметра в поперечнике и размером с пылинку, с минимальной плотностью энергии 100 микроватт-часов на квадратный сантиметр.

По словам исследователей, эти свойства делают батарею пригодной для возможной интеграции в крошечные чипы с электрическими цепями, которые могут принимать форму биосовместимых датчиков в человеческом теле. Мы видели, как эти типы устройств можно использовать для всего: от отслеживания уровня кислорода в глубоких тканях и наблюдения за восстановлением после операций до наблюдения за жизненно важными органами.

Но многие из этих типов датчиков полагаются на методы сбора для выработки электроэнергии, например, преобразования механических вибраций в энергию или улавливания тепла для той же цели. Но это не будет работать во всех сценариях, например, внутри человеческого тела. Ученые видят в своем типе перезаряжаемой микробатареи, которая, по их словам, может питать самые маленькие в мире компьютерные чипы в течение примерно 10 часов, как решение этой проблемы. Другие возможные области применения включают роботизированные системы и сверхгибкую электронику.

“Эта технология по-прежнему обладает огромным потенциалом оптимизации, и в будущем мы можем ожидать появления гораздо более мощных микробатарей”, - сказал профессор Оливер Шмидт, руководитель исследования.

Источник: New Atlas

Изображение: TU Chemnitz/Leibniz IFW Dresden