El almacenamiento de energía a escala micrométrica es un desafío cada vez mayor a medida que los robots se reducen progresivamente de tamaño. Además, el uso de química húmeda en tecnologías de baterías limita su potencial para ser reducidas a escalas más allá de milímetros. Ahora, un equipo ha desarrollado una batería de zinc-aire de alta densidad energética a escala de picolitros en volumen. Mediante fotolitografía se podrían fabricar 10 000 baterías a partir de una sola oblea de 50,8 mm y liberarlas en disolución. Además, las baterías podrían alcanzar una densidad energética superior a 760 vatios-hora por litro logrando una densidad de energía que varía de 760 a 1070 vatios-hora por litro a escalas inferiores a 100 micrómetros laterales y 2 micrómetros de espesor y serían capaces de alimentar dispositivos de tamaño micrométrico, como robots coloidales, sensores y circuitos de memristores.
El reciente interés en los sistemas autónomos microscópicos, incluidos los microrrobots, la robótica coloidal (que combina principios de la robótica y de la ciencia de los coloides) y el polvo inteligente, ha creado una necesidad de almacenamiento y recolección de energía a microescala. Sin embargo, los materiales macroscópicos para el almacenamiento de energía han presentado incompatibilidades con las técnicas de microfabricación, lo que crea desafíos sustanciales para la realización de sistemas de energía a microescala. Lo que ha hecho este equipo es modelar fotolitográficamente un sistema de zinc/platino/SU-8 a microescala para generar la microbatería de mayor densidad energética a escala de picolitros. El dispositivo recolecta oxígeno ambiental o disuelto para una reacción de oxidación de zinc.
En un volumen de tan solo 2 picolitros cada una, estas microbaterías primarias pueden suministrar voltajes de circuito abierto de 1,05 ± 0,12 voltios, con energías totales que van desde 5,5 ± 0,3 a 7,7 ± 1,0 microjulios y una potencia máxima cercana a los 2,7 nanovatios.
Estos sistemas pueden alimentar de manera confiable un circuito de memristor de tamaño micrométrico, lo que proporciona acceso a una memoria no volátil. También se demostraron capacidades adicionales, como la alimentación de dos tipos distintos de nanosensores y un circuito de reloj.
La alta densidad de energía, el bajo volumen y la configuración simple prometen la fabricación y adopción en masa de estas baterías de zinc-aire de picolitros para robótica coloidal de escala micrométrica con funciones autónomas.
Fuente: Science.
