机器人现在可以像存储脂肪一样存储能量 甚至不需要吃披萨

发布时间: 2020-09-08 17:37:43 来源:

具有讽刺意味的是,越来越多的机器人技术正在演变,这与科幻小说中的许多冷金属世界相违背。也许是最出乎意料的仿生技术(实际上是模仿生物),技术是一种机器人电池,可以像脂肪一样储存能量。

抱歉,Baymax,但是机器人实际上将通过使用新的“胖电池”来减肥(整个历史上的技术经常在每次升级时都变大了)。密歇根大学教授尼古拉斯·科托夫(Nicholas Kotov)–化学工程,材料科学与工程以及大分子科学与工程教授–已经开发出一种锌电池,它可以真正使从护士和服务器机器人到无人驾驶飞机,微型无人机和机器人的一切功能达到平衡纳米机器人。它比典型的锂离子电池更小巧但能量密度更高,它可以为机器人供电,就像生物脂肪储备可以使我们前进一样。

这种多功能电池需要机械强度,韧性和刚度。它们还应具有抗分层的能力。”最近与人合着的《科学机器人》上发表的一项研究的科托夫告诉SYFY WIRE。“通过设计用于分隔阴极和阳极的离子导电膜的新材料,可以将高能量密度与新的机械性能结合在一起。这就是电池获得这些机械性能的方式。它们之间的膜也是受生物学启发而设计的。其纳米纤维结构几乎与软骨相同。”

Kotov和他的团队通过制造类似于机器人-和史诗般的蝎子的蠕虫,展示了这些电池的能力(如下),该蠕虫可能会在“变形金刚”的死亡竞赛中击倒Scorponok。

锂离子电池上没有任何东西。锌电极在阴极(正端)传递的氢氧根离子穿过该人造软骨到达阳极(负端)并转移到下一个电池。它们是易燃的,不像电解质会在锂离子电池中着火。软骨中的芳族聚酰胺纳米纤维非常坚韧,实际上可以从使用过的防弹衣中升级,而其凝胶成分是水基的。没关系,电池本身几乎无毒,并且制造成本比智能手机中的锂离子电池便宜得多。

Kotov领导着一个致力于开发仿生纳米结构的实验室,他的研究团队希望找到一种更有效的在机器人中存储能量的方法。普通电池的重量,成本和总体局限性可能会阻碍机器人的发展。生命有机体与电池的能量存储方式截然不同。人类和其他生物的脂肪细胞遍布整个人体,并保留了脂质的储备,这些脂质在能量摄入不足以维持它们时会燃烧。没有脂肪储存囊,从根本上讲,这是给机器人装上电池的基础。科托夫实验室开发的生物形态电池将生物学转化为技术。

脂肪会产生过多的负面说唱。除了是即时能量储备外,它还可以保护内部器官,影响激素和干细胞的产生,并具有内置的隔热功能。

“这些生物学概念可以放在机器人电池的基础上,”科托夫说。“这正是我们在该项目中所做的。我们将电池分配到机器人的整个身体上,并使它们具有多功能性。除了储存能量,我们的电池还可以保护机器人的“器官”。”

电池的唯一缺点是,与锂离子电池的平均容量500相比,它只能保持大约100个循环的高容量。锌是元凶,因为它最终会形成尖峰,这意味着人造软骨膜和玻璃会毁灭。电池寿命。至少回收和更换材料应该没有问题。最终,“脂肪电池”可以代替一个锂离子电池以72倍的虚假容量替代机器人的整个外部。但这会影响机器人的尺寸吗?有了它,它将去哪里以及它将能够完成什么任务?不是根据科托夫。

他说:“带有生物形态的类脂肪电池的机器人不需要很大。”“实际上,它们比原始的产品更苗条,更轻巧,更灵活,因为我们去除了笨重的部分。潜在的缺点是这种能量存储变得更加复杂,但是这是提高效率和范围的折衷方案。”

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