Cientistas do MIT constroem baterias do tamanho de um fio de cabelo que podem alimentar robôs do tamanho de células
Pesquisadores desenvolveram uma bateria da espessura de um fio de cabelo que pode alimentar robôs não maiores do que o ponto no final desta frase.
A bateria de zinco-ar captura oxigênio de seus arredores e oxida quantidades minúsculas de zinco, uma reação que pode criar até 1 volt. Essa energia pode então alimentar coisas como sensores ou um pequeno braço robótico que pode subir e descer para entregar uma carga útil – digamos, insulina diretamente nas células de uma pessoa com diabetes.
Embora robôs do tamanho de células tenham sido propostos há muito tempo para entregar medicamentos a locais específicos no corpo, alimentá-los tem sido complicado. Muitos designs atuais usam energia solar, o que significa que eles devem ser expostos à luz solar ou controlados por um laser. Mas nenhum deles penetra muito no corpo, limitando o quão longe esses robôs, apelidados de “marionetes”, porque devem permanecer conectados a essa fonte de luz como uma corda de marionete, podem viajar.
“Os sistemas de marionetes não precisam realmente de uma bateria porque recebem toda a energia de que precisam de fora”, diz o autor sênior do estudo. Michael Estranhoum engenheiro químico do MIT, disse em um declaração. “Mas se você quer que um pequeno robô consiga entrar em espaços que você não conseguiria acessar de outra forma, ele precisa ter um nível maior de autonomia. Uma bateria é essencial para algo que não vai ficar preso ao mundo exterior.”
A nova bateria está entre as menores já inventadas. Em 2022, pesquisadores na Alemanha descreveram uma bateria de tamanho milimétrico que cabe em um microchip. A bateria de Strano e sua equipe é cerca de 10 vezes menor, com apenas 0,1 milímetro de comprimento e 0,002 milímetros de espessura. O cabelo humano médio tem cerca de 0,1 milímetro de espessura.
A bateria tem dois componentes, um eletrodo de zinco e um eletrodo de platina. Eles são incorporados em um polímero chamado SU-8. Quando o zinco reage com o oxigênio do ar, ele cria uma reação de oxidação que libera elétrons. Esses elétrons fluem para o eletrodo de platina.
As baterias são feitas por um processo chamado fotolitografia, que usa materiais sensíveis à luz para transferir padrões de tamanho nanométrico para wafers de silício. Este método é comumente usado para fazer semicondutores. Ele pode “imprimir” rapidamente 10.000 baterias por wafer de silício, Strano e seus colegas relataram em 14 de agosto no periódico Ciência Robótica.
No novo estudo, os pesquisadores usaram um fio para conectar essas baterias minúsculas a robôs do tamanho de células, que o laboratório de Strano também desenvolve. Eles testaram a capacidade da bateria de alimentar um memristor, um circuito que muda a resistência com base na quantidade de carga que flui por ele; esses memristors podem armazenar memórias de eventos com base em mudanças na carga.
Eles também usaram as baterias para alimentar um circuito de relógio, permitindo que robôs rastreiem o tempo, e para alimentar dois sensores de tamanho nano, um feito de nanotubos de carbono e o outro de dissulfeto de molibdênio. Microssensores como esses poderiam ser liberados em tubulações ou outros lugares de difícil acesso para detectar vazamentos, de acordo com os pesquisadores.
“Estamos criando os blocos de construção básicos para desenvolver funções no nível celular”, disse Strano.
A equipe também usou as baterias para mover um braço em um de seus pequenos robôs, que são do tamanho de um óvulo humano. Essas dinâmicas minúsculas podem permitir que robôs médicos que trabalham dentro do corpo liberem medicamentos em um determinado momento ou lugar.
No futuro, a equipe espera abandonar os fios e incorporar as baterias aos seus microrrobôs.
“Isso vai formar o núcleo de muitos dos nossos esforços robóticos”, diz Strano. “Você pode construir um robô em torno de uma fonte de energia, mais ou menos como você pode construir um carro elétrico em torno da bateria.”
