直径和一粒灰尘差不多|世界上最小的计算机芯片可供电10小时

直径和一粒灰尘差不多 , 却能给微型计算机芯片供电10小时 。
没错 , 这就是目前世界上最小的电池 , 体积比盐粒还要小 。
但不要低估了这个“小家伙” 。 它的出现 , 可以说是为微型电子设备供电难的问题打开了一个新出口 。
直径和一粒灰尘差不多|世界上最小的计算机芯片可供电10小时
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要知道 , 现在世界上最小的计算机已经可以缩小到1立方毫米以内 , 应用前景非常广泛 , 比如放置微型传感器到人体内检测氧气水平、查看术后恢复情况等等 。
但是过去的微型电池要么输出功率不够高 , 要么对使用环境存在限制 , 要么做得不够小 。
而如上提到的这个世界最小电池 , 能够将这些问题一网打尽 。
它采用类似于特斯拉电池的卷绕式工艺 , 把电池的最小能量密度提升到每平方厘米100微瓦时 。
目前这项研究成果发表在了《先进能源材料》上 , 研究团队来自德国开姆尼茨工业大学 。
像瑞士卷一样的电池
这次的研究主要有两方面突破 。
第一是采用类似于瑞士卷的结构设计 , 以此提升电池能量密度 。
第二是可以在1mm?的芯片上与其他电路集成 , 也就是片上电源 。
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换句话来说 , 就是要在够小的同时 , 性能还要够精悍 。
因此 , 研究人员想到了近两年大火的卷绕式工艺电池 。
它能够在有限的空间里 , 容下更多的电池材料 。
此前特斯拉电池便采用了类似工艺 , 让“4680无极耳电池”实现了5倍的电能提升 , 续航增加16% , 提高到6倍功率 。
这也有别于过去常采用堆叠式、电极柱工艺的微电池 , 它们都很难将电池大小缩小到1mm?以下 , 而且电池能量密度也不够高 。
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上图为堆叠式工艺 , 下图为电极柱工艺
不过 , 卷绕式工艺在量产上会存在一定困难 。
因为这种要把晶片材料卷曲起来的办法 , 对材料的韧性要求会更高 。
为此 , 该研究团队将聚合物材料、金属、介电材料层逐一涂抹到晶片表面上 , 最终制成了一种延展性更强的材料(如下图a所示) 。
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在解决了大小和储能两方面问题后 , 在微型计算机上上片也就变得不那么困难了 。
要知道 , 过去许多微型计算机、传感器的供电 , 要么采用频繁换电池的方法 , 要么就是再加一个小型的“发电机” 。
这些发电机可以使用动能、太阳能、热能发电 , 但是对使用场景却存在限制 , 比如人体内 。
研究人员认为 , 他们研制的这种可充电微电池 , 可以很好解决以上问题 。
据介绍 , 研究团队运用此方法 , 已经研制出可以为世界上最小的计算机芯片供电10小时的微型电池 。
同时这一技术也可应用在机器人系统、超柔性电子产品中 。
通讯作者中两位华人
领导这项研究的是奥利弗·施密特(OliverG.Schmidt)教授 , 他是德国开姆尼茨工业大学材料、结构和纳米膜集成研究中心(MAIN)的研究主任 。
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就在不久前他还研发出了世界上最小的微电子导管 , 可以用于微创手术 , 对消除血栓、靶向用药具有深远意义 。