再也不需要電池?新型機器人「吞噬」沿路金屬來供電

作者 | 發布日期 2020 年 04 月 20 日 16:51 | 分類 機器人 , 無人機 , 電池 follow us in feedly


電子設備的尺寸、形狀、重量都受到電池影響,若電池尺寸大、想當然設備也不會小到哪裡去,不過現在美國科學家研發出一款不受電池性能、大小影響的新型機器人,可以透過「吞噬」附近的金屬來供電。

隨著科技日新月異,機器人的應用範圍愈來愈廣泛,除了軍事、空拍,也跨足醫療、救災與快遞,無人機款式多,可以在狹窄的空間與裂縫中飛行、又或是在崎嶇的洞穴或瓦礫堆爬行探勘,只是這些機器人性能再怎麼強悍,電池續航力還是重點,都要考量到電池續航力才能部署任務,同時電池也會增加機器的總重。

但增加電池續航力為漫漫長路,若要有足夠的儲電容量、將容量提高 3 倍,最起碼要等 20 年以上,對此美國賓夕法尼亞大學團隊等不及,研發出一款「再也不用留意電池電量的機器人」,並稱之為金屬-空氣清道夫(metal-air scavenger,MAS)」。

就某方面來說,它確實是種清道夫,吃掉行經路上的金屬,「消化」後再為自己供電,就好比人從葡萄糖獲得能量,這種機器則是透過金屬獲得養分,其中金屬空氣清道夫依然有電池設計,包括陰陽、陽極與電解質,陰極主要是由碳纖維薄膜製成,表面塗上聚四氟乙烯(PTFE)內有白金奈米粒子,電解質是含有鹽水的水凝膠,值得注意的是,所謂的陽極,即是清道夫踏過的金屬。

當水凝膠滑過金屬表面時,會開始氧化底下的金屬、破壞化學鍵,為自身供電。 機械工程與應用力學系助理教授 James Pikul 表示,不同金屬材質會因為化學鍵性質不同,產生不同的效果,像是鋁和鋅供電效果就比鐵還要好,而不鏽鋼就不是個好選擇,畢竟氧化就是種腐蝕、生鏽的元兇。

團隊研究指出,清道夫原型的功率密度是太陽能電池等能量收集器的 10 倍,能量密度則是鋰離子電池的 13 倍,有望降低未來機器人的電池需求,並有機會應用在太空任務中,Pikul 表示,雖然太空氧氣含量低,但是富含金屬。

至於這個機器人是否會傷害金屬表面?研究人員指出,確實會留下一層薄薄的鏽痕,但是這只會影響表面 100 微米,並不會傷及結構。目前研究已發表在《 ACS Energy Letters》。

(首圖來源:賓夕法尼亞大學

關鍵字: , ,