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        比一粒鹽還小的電池問(wèn)世

        2022-11-20 02:21:18文/劉
        初中生世界 2022年21期
        關(guān)鍵詞:方法

        文/劉 霞

        德國(guó)開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)及中國(guó)長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所科學(xué)家在《先進(jìn)能源材料》雜志上撰文稱,他們研制出了迄今為止世界上最小的電池,可為一?;覊m大小的計(jì)算機(jī)供電,未來(lái)有望在物聯(lián)網(wǎng)、微型醫(yī)療植入物、微型機(jī)器人系統(tǒng)和超柔性電子等領(lǐng)域大顯身手。

        電子產(chǎn)品一直在朝小型化邁進(jìn)。小型微電子設(shè)備(如植入人體內(nèi)的傳感器系統(tǒng))需要比一?;覊m還小的計(jì)算機(jī)和電池。但迄今為止,缺乏可隨時(shí)隨地運(yùn)行的電源,并且很難生產(chǎn)可集成的微電池,這兩大因素阻礙了這一趨勢(shì)。

        科學(xué)家們稱,通過(guò)開(kāi)發(fā)合適的電池或“采集”發(fā)電方法,可以為微小的亞毫米級(jí)計(jì)算機(jī)供電。但目前微型電池的生產(chǎn)方法與普通電池大相徑庭,如擁有高能量密度的緊湊型電池(紐扣電池等)使用濕化學(xué)方法制造而成。用這種技術(shù)生產(chǎn)的微電池可以提供良好的能量和功率密度,但其直徑明顯超過(guò)1毫米。

        研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種直徑小于1毫米、可集成在芯片上的高能量密度電池。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),該團(tuán)隊(duì)在微型規(guī)模上集成了集電器和電極條。特斯拉也在大規(guī)模使用類似工藝制造其電動(dòng)汽車電池。

        在研究中,研究人員用到了所謂的“瑞士卷”或“微型折紙”工藝。他們?cè)诰A表面連續(xù)涂覆聚合物、金屬和介電材料薄層,使之形成具有內(nèi)在張力的分層系統(tǒng)。薄層被剝離會(huì)釋放出機(jī)械張力,隨后自動(dòng)彈回去卷成“瑞士卷”。利用這種方法,團(tuán)隊(duì)制造出可以反復(fù)充電的迄今為止最小的微電池。其比一粒鹽還小,能為世界上最小的計(jì)算機(jī)芯片供電約10個(gè)小時(shí)。而且,該方法與現(xiàn)有芯片制造技術(shù)兼容,能夠在晶圓表面生產(chǎn)高通量微型電池。

        研究人員稱,這款微型電池有望在物聯(lián)網(wǎng)、微型醫(yī)療植入物等領(lǐng)域大顯身手,應(yīng)用在未來(lái)的微納電子傳感器和執(zhí)行器內(nèi)。他們表示,這項(xiàng)技術(shù)仍有巨大的優(yōu)化潛力,未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)更強(qiáng)大的微電池。

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