Развитие электроники влечет за собой развитие элементов питания. Чем компактнее становятся устройства, тем меньшего размера им нужны батарейки. Особенно, если речь идет о микроскопических роботах, способных летать.
До недавнего времени существовала проблема, связанная с предельным размером аккумулятора. Литиевая батарея может выдавать около четырех вольт, но пьезоэлектрическим приводам, на которых работает даже самый маленький робот, нужны десятки и сотни вольт.
Решить эту проблему призвано новое исследование экспертов Калифорнийского университета в Сан-Диего. Ученые создали «летающие батареи». Это сложные схемы, называемые повышающими преобразователями. В их основе — новый материал, представленный французскими экспертами.
Аккумуляторы представляют собой тонкослойную стопку материалов, включая оксид лития-кобальта и оксинитрид фосфора лития, которые разрезают на элементы объемом 0,33 кубического миллиметра и весом 0,8 миллиграмма. Каждый такой кусочек может хранить 20 микроампер-часов заряда.
Эти элементы позволили создать схему без конденсаторов и катушек индуктивности. Вместо этого каждая батарея соединяется с другими четырьмя транзисторами. Они, как переключатели, динамически меняют соединение между соседними элементами с параллельного на последовательное.
Таким образом в начале действия робота, например, взмаха крыла, батареи соединяются последовательно, обеспечивая необходимое напряжение на приводе. Затем соединение меняется на параллельное. В этом состоянии система заряжается адиабатически: накопленная в пьезоэлектрическом приводе частично возвращается в батареи. Таким образом минимизируются потери энергии, передает IEEE Spectrum.
