Китайцы создали робота без аккумулятора, который питается металлом, по которому ходит

Инженеры Фуданьского университета создали миниатюрного робота, который получает электричество от поверхности под ногами. Работу описали в журнале National Science Review.

Главная проблема крошечных роботов — питание. По расчётам авторов, робот массой 1,7 г на обычной батарее ползает около двух минут. Чтобы проработать два часа, ему понадобился бы аккумулятор весом 94 % от массы всей машины, с плотностью энергии, недостижимой для литий-ионных элементов.

Команда под руководством Юэ Гао вместо батареи вырастила на лапах робота мембрану из сшитого полиакрилата калия толщиной от 135 мкм. Она работает как открытый химический источник тока: металл под ногой отдаёт электроны, а кислород и влага из воздуха замыкают цепь на платиново-углеродной плёнке. Ток появляется в момент касания и пропадает, когда лапа отрывается от поверхности.

В качестве поверхности подходят алюминий, цинк, кремний, олово и свинец, которые часто встречаются в трубах, зданиях и дата-центрах. На цинке мембрана выдаёт 133 мВт на квадратный сантиметр, на алюминии — 103 мВт, это примерно на порядок больше, чем у типичных микробатарей.

По данным New Atlas, в лабораторных испытаниях робот размером 6,7 × 5,7 см, напечатанный на 3D-принтере, с перерывами проработал 150 дней и сделал более 10 000 шагов без просадки напряжения. Рубеж в миллион шагов он прошёл, израсходовав около 2 г алюминия. Липкая мембрана позволила ему подниматься по наклонным металлическим листам, а энергии хватало на светодиод и модуль Bluetooth. Систему проверили при температуре от −20 до +80 °C.

С пластика, стекла, грунта и органических тканей энергию получить нельзя, поэтому на такие участки роботу поставили небольшой суперконденсатор. Кроме того, углекислый газ из воздуха и коррозия постепенно разрушают электролит, и в мембрану приходится вручную добавлять гидроксид калия.