新的微致动器系统可能会缩小无人机、机器人和医疗设备的电源

快速阅读: 据《药物发现与开发》最新报道，加州大学圣地亚哥分校和CEA-Leti的研究团队开发了一种高效的微致动驱动系统，结合了能量存储与电压提升功能。该系统无需笨重组件，通过分割固态电池并动态重组来产生高电压。初期测试显示，该系统可在几赫兹频率下生成高达56.1伏特电压。研究者正探索其在微型无人机、医疗设备等领域的应用，并寻求商业化的可能性。

加州大学圣地亚哥分校和CEA-Leti的研究人员可能为微型机器人和医疗植入物的供电问题提供了解决方案。他们开发了一种微致动驱动系统，不仅紧凑轻便，而且高效。这项研究将能量存储与电压提升相结合，可能会为微型无人机、精密医疗器械和超紧凑物联网传感器的设计开辟新途径。CEA-Leti硅组件部门科学主任兼论文主要作者盖尔·皮永内强调了该工作的技术基础：关注工业化机遇专注于基本设计原则和工业化的研究是其优势。“CEA-Leti与初创公司注入动力密切合作，以实现这些存储设备的工业化，尽管应用领域不同，特别是在医疗领域，”皮永内指出。“这篇论文为在更广泛的应用中利用这项独特技术铺平了道路，例如作为紧凑的构建模块，用于各个领域的微致动器，包括无人机、医疗系统以及微操作或协作微操作。”

设计优势

论文描述了该系统如何将固态电池（在微型无人机或微型机器人设计中必需）分割成更小的单元，并动态重新配置这些单元以产生高电压输出。传统的笨重组件如电感器和大电容器不需要。相反，电池矩阵的轻质块体提供了机电致动器所需的更高电压。早期测试显示，在几赫兹的操作频率下可生成高达56.1伏特的电压——这一范围适用于多种微致动应用。“电池以微循环模式（1 ppm的充电深度）运行，有效地最小化了循环问题，”皮永内指出。“与使用液体电解质的传统电池不同，这项技术采用基于硅晶圆基板的固态电解质，为这项新兴技术提供了增强的机械性能。像所有电池一样，能量通过电化学方式储存，因此性能高度依赖于温度。正在进行的研究旨在扩展极端使用情况下的工作温度范围。”

建立在先前进展的基础上

虽然当前原型使用的是商用组件，但进一步发展的潜力是显著的。“最近，TDK商业化了固态电池，”皮永内指出。“本文中引用的具体内容已在文中明确列出。”能够建立在现有的商用固态电池基础上，展示了系统的可行性，而CEA-Leti正在进行的先进原型工作则表明了进一步的可扩展性。研究团队的模拟结果显示，这种方法可以减少到总重量低至14毫克而不牺牲效率。“微型无人机和微型机器人系统已经需要一个电池，所以对我们来说几乎不需要额外成本就可以使用固态电池，将其分割成更小的部分，并动态重组这些小部分以生成所需的电压，”加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程教授、论文共同作者帕特里克·梅尔西尔说。“这是我们所能想到的最小和最轻的方式，以生成这些系统运行所需的高电压。”

研究人员正在探索这项技术的商业化路径。皮永内报告称，目前正与合作伙伴进行讨论，但他和他的同事“仍持开放态度与有兴趣的投资者接触”。

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