Vývoj mikrobaterií jde rychle kupředu. Vědci přišli na způsob, jak je poskládat jako origami, a zvýšit tak jejich efektivitu - Euro.cz

Zprávy

Přihlášení

Vývoj mikrobaterií jde rychle kupředu. Vědci přišli na způsob, jak je poskládat jako origami, a zvýšit tak jejich efektivitu

,
Vývoj mikrobaterií jde rychle kupředu. Vědci přišli na způsob, jak je poskládat jako origami, a zvýšit tak jejich efektivitu
Zdroj: Depositphotos
  • Nejmenší počítače světa mají v současnosti rozměry 0,3 milimetru. Aby však mohly fungovat, je zapotřebí ještě mnohem menších součástek – mikrobaterií

  • Jejich vývojem se zabývají evropští vědci, kteří nyní přišli s novou technikou, jak tyto baterie, jež jsou násobně menší než krystalek soli, ještě více zmenšit. Skládají je na sebe

  • Stylem, který se nazývá mikroorigami, jsou schopni srolovat zdroj energie jako žaluzii, a to až do velikosti 0,04 čtverečního milimetru, a zároveň s tím zvýšit jeho kapacitu na osminásobek

Že budou počítače už v roce 2022 mnohem menší než zrnko rýže, si před pár desítkami let při pohledu na tehdejší výpočetní jednotky, které svou velikostí zabíraly i celé místnosti, zřejmě dokázal představit jen málokdo. Cesta k dosažení tohoto cíle byla vskutku velmi rychlá, ne však jednoduchá.

Ještě složitější každopádně bylo najít způsob, jak do minipočítačů o rozměrech 0,3 milimetru vtěsnat zdroj energie. Jelikož prostoru není nazbyt, musí se nejmenší počítače spoléhat na ultrazvuk nebo fotovoltaické články, které průběžně mikrobaterie doplňují energií z vibrací či slunečního světla.

Zní to možná velmi promyšleně, i takové způsoby napájení ovšem mají své mouchy. Počítač nemůže fungovat bez stálého přísunu energie nebo na obecně tmavých místech, kam nedopadá tolik slunečního svitu. Někteří evropští vědci proto přicházejí s alternativami.

Dobitý elektromobil během pár minut a kardiostimulátor s výdrží půl století. Lithium-metalové baterie mohou brzy změnit svět

Jednou z nich je například mikrobaterie založená na skládání mikrotenkých vrstev ve stylu origami. „Existuje zoufalá potřeba vyvinout vysoce výkonné baterie pro režim milimetrových a submilimetrových rozměrů, protože takové systémy pro ukládání energie by usnadnily vývoj skutečně autonomních mikrosystémů,“ píší autoři projektu ve své studii.

Baterie, která se složí sama

Baterie je zatím jen prototypem, předběžné výsledky testování jsou ale velmi povzbudivé. Běžné počítačové baterie standardních rozměrů jsou obvykle založeny na takzvané ,mokré chemii‘ spočívající v tom, že kovové fólie, jež slouží jako vodiče elektrického proudu, jsou umístěny v kontaktu s tekutými elektrolyty, aby se vytvořil tok energie.

Čipové baterie už však od určité velikosti tento systém podporovat nemohou. Vynálezci nové mikrobaterie proto vtěsnali mezi dva mikročipy natřené supertenkou vrstvou elektrod (jednou kladnou a druhou zápornou) místo kapalného elektrolytu elektrolyt pevný. Jenže i to má svůj háček – ukázalo se totiž, že pevný elektrolyt není zdaleka tak účinný jako ten tekutý.

Mikrobaterie je jen nepatrně větší než zrnko soli. Zdroj: TU Chemnitz/Leibniz IFW Dresden

U takto titěrných technologií, do nichž se vkládají ještě menší, je každá ušetřená plocha velkým úspěchem. Vědci si proto v tomto ohledu pomáhají například složením plochého bateriového stohu do takzvaného švýcarského válce. Drží se tak stejného postupu, jaký u válcových článků ve svých elektromobilech používá mimochodem i společnost Tesla.

Jelikož srolovat tenké a křehké materiály do takového tvaru pomocí vnějšího tlaku je v měřítku milimetru krychlového nesmírně obtížné, museli je vědci přimět, aby se srolovaly samy od sebe. Toho dosáhli pomocí techniky, již (jak už bylo naznačeno) příznačně nazývají ,mikroorigami‘ a která funguje na podobném principu jako rolovací roleta. Když tenký materiál přitáhnete dolů, po uvolnění vystřelí nahoru a sroluje se do válce.

Až osmkrát vyšší kapacita

Výzkumnému týmu se nakonec podařilo srolovat prototyp mikrobaterie na plochu o velikosti pouhých 0,04 čtverečního milimetru, což ve výsledku vytváří osmkrát vyšší kapacitu článku, než jaké by dosáhla podobně velká nesrolovaná baterie.

Vědci vyvinuli živý inkoust. V budoucnu by mohl nejen na Zemi sloužit jako stavební materiál, pomáhat má ale i jinde

Vědci tvrdí, že by mikrobaterie v současné podobě mohla napájet ty vůbec nejmenší počítače po dobu přibližně 10 hodin. A stále je na čem pracovat. „Tato technologie má ještě obrovský optimalizační potenciál a v budoucnu můžeme očekávat mnohem silnější mikrobaterie,“ shrnul situaci fyzik Oliver Schmidt z Technické univerzity v německém Chemnitzu.