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      比一粒鹽還小的電池問世

      2022-11-20 02:21:18文/劉
      初中生世界 2022年21期
      關(guān)鍵詞:晶圓高能量植入物

      文/劉 霞

      德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)及中國長春應(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大小的計算機(jī)供電,未來有望在物聯(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))需要比一粒灰塵還小的計算機(jī)和電池。但迄今為止,缺乏可隨時隨地運行的電源,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。

      科學(xué)家們稱,通過開發(fā)合適的電池或“采集”發(fā)電方法,可以為微小的亞毫米級計算機(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1毫米。

      研究團(tuán)隊的目標(biāo)是設(shè)計一種直徑小于1毫米、可集成在芯片上的高能量密度電池。為實現(xiàn)這一目標(biāo),該團(tuán)隊在微型規(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。他們在晶圓表面連續(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)。薄層被剝離會釋放出機(jī)械張力,隨后自動彈回去卷成“瑞士卷”。利用這種方法,團(tuán)隊制造出可以反復(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算機(jī)芯片供電約10個小時。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)用在未來的微納電子傳感器和執(zhí)行器內(nèi)。他們表示,這項技術(shù)仍有巨大的優(yōu)化潛力,未來可能會出現(xiàn)更強大的微電池。

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