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再也不需要电池?新型机器人“吞噬”沿路金属来供电

2024-12-28 208


电子设备的尺寸、形状、重量都受到电池影响,若电池尺寸大、想当然设备也不会小到哪里去,不过现在美国科学家研发出一款不受电池性能、大小影响的新型机器人,可以透过“吞噬”附近的金属来供电。

随着科技日新月异,机器人的应用范围愈来愈广泛,除了军事、空拍,也跨足医疗、救灾与快递,无人机款式多,可以在狭窄的空间与裂缝中飞行、又或是在崎岖的洞穴或瓦砾堆爬行探勘,只是这些机器人性能再怎么强悍,电池续航力还是重点,都要考量到电池续航力才能部署任务,同时电池也会增加机器的总重。

但增加电池续航力为漫漫长路,若要有足够的储电容量、将容量提高 3 倍,最起码要等 20 年以上,对此美国宾夕法尼亚大学团队等不及,研发出一款“再也不用留意电池电量的机器人”,并称之为金属-空气清道夫(metal-air scavenger,MAS)”。

就某方面来说,它确实是种清道夫,吃掉行经路上的金属,“消化”后再为自己供电,就好比人从葡萄糖获得能量,这种机器则是透过金属获得养分,其中金属空气清道夫依然有电池设计,包括阴阳、阳极与电解质,阴极主要是由碳纤维薄膜制成,表面涂上聚四氟乙烯(PTFE)内有白金奈米粒子,电解质是含有盐水的水凝胶,值得注意的是,所谓的阳极,即是清道夫踏过的金属。

当水凝胶滑过金属表面时,会开始氧化底下的金属、破坏化学键,为自身供电。 机械工程与应用力学系助理教授 James Pikul 表示,不同金属材质会因为化学键性质不同,产生不同的效果,像是铝和锌供电效果就比铁还要好,而不锈钢就不是个好选择,毕竟氧化就是种腐蚀、生锈的元凶。

团队研究指出,清道夫原型的功率密度是太阳能电池等能量收集器的 10 倍,能量密度则是锂离子电池的 13 倍,有望降低未来机器人的电池需求,并有机会应用在太空任务中,Pikul 表示,虽然太空氧气含量低,但是富含金属。

至于这个机器人是否会伤害金属表面?研究人员指出,确实会留下一层薄薄的锈痕,但是这只会影响表面 100 微米,并不会伤及结构。目前研究已发表在《 ACS Energy Letters》。

  • Metal-air scavenger robot “eats" aluminum to power itself
  • Penn Engineering’s New Scavenger Technology Allows Robots to ‘Eat’ Metal for Energy
  • In the Near Future, Robots Will Eat Metal for Energy

(首图来源:宾夕法尼亚大学)

2020-04-21 06:01:00

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