№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Как выглядит самая маленькая батарейка в мире?

Фото: TU Chemnitz / Leibniz IFW Dresden

Ее площадь составляет меньше одного квадратного миллиметра.

Немецкие ученые создали самую маленькую батарейку в мире — ее площадь не превышает одного миллиметра. Придуманная ими микробатарея основана на складывании микротонких слоев, подобных оригами. Аккумулятор пока является лишь прототипом, но предварительные результаты обнадеживают.

Полноразмерные компьютерные батареи, как правило, основаны на «мокрой химии»: металлическая фольга, проводящая электричество, контактирует с жидкими электролитами для создания потока энергии. Но батареи на основе микросхем определенного масштаба не могут поддерживать жидкие электролиты.

Поэтому создатели этой микробатареи использовали принцип Swiss-Roll — «швейцарского рулета». Ученые нанесли на специальную поверхность несколько тонких слоев полимерных, металлических и диэлектрических материалов, а затем скрутили пластину, получив устройство размером 0,04 миллиметра в квадрате. Как объяснили разработчики, при отслаивании элементов друг от друга возникает разница напряжений, и батарейка может питать другие устройства.

По словам исследователей, минимальная плотность энергии в батарее равна 100 микроватт-часам на квадратный сантиметр: этого должно хватить для того, чтобы питать энергией медицинские датчики для постоянного слежения за частотой сердцебиения, уровнем кислорода в крови, контролирования сахара, мониторинга восстановленя после операций и так далее. 

Согласно предварительным расчетам, заряда одной батареи должно хватить для питания устройства или датчика, изготовленного согласно всем требованиям энергосбережения, на протяжении 10 часов. Помимо медицины, такие батареи могут найти применение в ряде других областей, включая микроэлектромеханические устройства и гибкую электронику.

Эта технология обладает огромным потенциалом оптимизации, и в будущем мы можем ожидать появления гораздо более мощных микробатарей, — говорит физик Оливер Шмидт из Хемницкого технологического университета в Германии.

Не исключено также, что микробатареи могут пригодиться в сфере создания роботов. В мире уже существуют крошечные компьютеры — батарейки размером с пылинку могут питать их на протяжении 10 часов. Одним из самых маленьких компьютеров в мире является устройство от компании Micro Mote объемом в 1 кубический миллиметр. При этом вычислительной мощности этого «малыша» вполне достаточно для того, чтобы стать вычислительным центром самых разнообразных устройств: от небольших камер до медицинских приспособлений и другой миниатюрной техники.

Для питания Micro mote пока используется солнечная батарея, способная заряжать аккумулятор устройства даже за счет света небольшой интенсивности.