Постоянно продолжающаяся миниатюризация электроники вынуждает ученых и инженеров переосмысливать существующие и изобретать новые технологии, которые служат для снабжения микроэлектронных устройств необходимой для их работы энергией. Одним из достижений в этой области является разработка ученых из Технологического университета Хемница (Германия), которые создали самую маленькую на сегодняшний день батарею, которая идеально подходит для питания крошечных датчиков и имплантатов, устанавливаемых в теле человека.
Это инновационное решение для аккумулирования энергии было создано с использованием технологии самосборки. Первоначально на поверхность эластичной подложки, в которой искусственно создаются механические напряжения, наносятся полосы электродов, слои электролита и других элементов батареи, изготовленные из полимерных, металлических и диэлектрических материалов.
После ослабления механических напряжений, лист батареи, площадью менее одного квадратного миллиметра, самостоятельно сворачивается в структуру, напоминающую рулет и превращается в крошечную цилиндрическую батарею. Получившаяся батарея имеет размер, намного меньший, чем размер крупинки соли, а минимальное значение ее энергетической плотности составляет 100 микроватт-часов на квадратный сантиметр.
Малые габариты позволят встроить такую батарею прямо в конструкцию чипов, которые она будет снабжать энергией. Такие чипы могут принять форму биологически совместимых устройств и датчиков, имплантированных в тело человека, которые могут использоваться для контроля уровня кислорода, отслеживания состояния тканей внутренних органов, для диагностики заболеваний и мониторинга процесса выздоровления.
В настоящее время существует множество устройств и датчиков, которые используют альтернативные способы сбора необходимой им энергии, например, превращение в электричество энергии механических колебаний, тепла, радиоволн и т.п. Но по понятным причинам далеко не все такие способы будут работать внутри тела человека, в таких случаях на выручку придут более традиционные способы аккумулирования и хранения энергии, реализованные в виде новых миниатюрных батарей.
К слову, заряда одной батареи, по предварительным расчетам, должно хватить для питания устройства или датчика, изготовленного согласно всем требованиям энергосбережения, на продолжении 10 часов. И, помимо медицины, такие батареи могут найти применение в ряде других областей, включая микроэлектромеханические устройства, гибкую электронику и т.п.
"В этой технологии, на ее нынешнем уровне реализации, пока еще скрыт огромный потенциал для ее дальнейшего улучшения и оптимизации" - пишут исследователи, - "В будущем мы собираемся увеличить емкость и мощность таких батарей, сократив при этом, их габаритные размеры".