Diseñan baterías diminutas para alimentar robots del tamaño de una célula

Una batería diminuta diseñada por ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts podría permitir el despliegue de robots autónomos del tamaño de una célula para la administración de fármacos en el interior del cuerpo humano, así como para otras aplicaciones, como la localización de fugas en gaseoductos.

La nueva pila, de 0,1 milímetros de longitud y 0,002 milímetros de grosor -aproximadamente la anchura de un cabello humano-, puede captar el oxígeno del aire y utilizarlo para oxidar zinc, creando una corriente de hasta 1 voltio. Esto es suficiente para alimentar un pequeño circuito o sensor, demuestran los ingenieros en su estudio de la revista Science Robotics.

El laboratorio de Michael Strano en el citado instituto estadounidense (MIT) lleva varios años trabajando en robots diminutos capaces de detectar y responder a los estímulos de su entorno. Uno de los mayores retos a la hora de desarrollarlos es asegurarse de que tengan suficiente energía.

Según un comunicado del MIT, otros investigadores han demostrado que pueden alimentar dispositivos a microescala con energía solar, pero la limitación es que los robots deben tener un láser u otra fuente de luz apuntándoles en todo momento (estos aparatos se conocen como 'marionetas' porque están controlados por una fuente de energía externa).

Colocar una fuente de energía, como una batería, en el interior de los pequeños artefactos podría permitir que estos se desplazaran mucho más lejos y entraran en espacios que de otra manera no podrían.

Para crear robots que pudieran ser más autónomos, el laboratorio de Strano decidió utilizar un tipo de batería conocida como batería de zinc-aire. Estas pilas, que tienen una vida útil más larga que muchos otros tipos, se utilizan a menudo en audífonos.

La pila que diseñaron -más pequeña que un grano de arena- consiste en un electrodo de zinc conectado a un electrodo de platino, incrustado en una tira de un polímero llamado SU-8, que se utiliza habitualmente en microelectrónica. Cuando estos electrodos interactúan con las moléculas de oxígeno del aire, el zinc se oxida y libera electrones que fluyen hacia el electrodo de platino, creando una corriente.

Según escriben los autores en su estudio, se podrían fabricar 10.000 de estas microbaterías a partir de una sola oblea de silicio de 2 pulgadas, y proporcionarían suficiente carga para alimentar sensores diminutos y componentes robóticos.

Por ejemplo, el trabajo demuestra que esta pila puede proporcionar energía suficiente para accionar un actuador, en este caso un brazo robótico que puede subir y bajar, o un circuito de reloj, que permite a los dispositivos controlar el tiempo.

El equipo, también formado por Ge Zhang y Sungyun Yang, utilizó un cable para conectar su batería a un dispositivo externo, pero en futuros trabajos planea diseñar robots en los que la batería esté incorporada al dispositivo.

Uno de los esfuerzos del equipo gira en torno al diseño de robots diminutos que podrían inyectarse en el cuerpo humano para buscar un lugar objetivo y luego liberar un fármaco como la insulina. Para su uso, los investigadores prevén que estos estén fabricados con materiales biocompatibles que se deshagan cuando ya no se necesiten.

Los expertos también están trabajando para aumentar el voltaje de la batería, lo que podría permitir otras aplicaciones.