Az állatok zsírszöveteit az energiaraktározás szempontjából akár meg is feleltethetjük a robotok akkumulátorainak, azonban az akkumulátorokat nem integrálják a robotok szerkezetébe, ami nagyban korlátozza hatékonyságukat. Ez azt jelenti, hogy a monolit akkucsomagok nem ideálisak sem a tömegeloszlás, sem a helykihasználás szempontjából, összességében alacsonyabb energiasűrűséget biztosítanak, és nem láthatják el a biológiai zsírszövetek olyan járulékos feladatait sem, mint a fizikai hatásokkal szembeni védelem vagy az egyes szervek (alkatrészek) kipárnázása.

A Michigani Egyetem kutatói ebből kiindulva kerestek új megközelítést a felhasználható kapacitás növelésére, ami különösen fontos szempont az utóbbi időben egyre kisebb, sokszor már mikroszkopikus vagy annál is kisebb méretűre zsugorodó eszközöknél – ebben a mérettartományban ugyanis a hagyományos, különálló akkumulátorok nehezen alkalmazhatók, és a hatékonyságuk is látványosan romlik.

Megint a méret a lényeg

A beszámolók a kutatást vezető Nicholas Kotov professzort idézik, aki szerint a robotok dizájnját jelentősen korlátozza, hogy az akkumulátorok általában a rendelkezésre álló belső tér, illetve a robotok összes tömegének is minimum 20 százalékát teszik ki. Ehhez képest a természetben elosztott megoldások alakultak ki az energiatárolásra, ami nyilván hatékonyabb és gazdaságosabb is, mintha egy nagy zsákban cipelnénk magunkkal az összes zsírunkat.
 

A nyugtalanítóan szemléletes példánál persze sokkal érdekesebb az elképzelés gyakorlati megvalósításása, amit a tudósok a Science Robotics "Biomorfikus strukturális akkumulátorok a robotikában" című publikációjában vázoltak. Az új technológia lényege a cink-levegő akkukban lévő, részben aramid nanoszálakból, részben pedig vizes alapú polimer gélből álló elektrolit membrán, ami hozzájárul, hogy az akkumulátorokat mérgező anyagok nélkül, korlátlan mennyiségben és olcsón lehessen előállítani.

Ezzel a megoldással az elemek nem válnak tűzveszélyessé, ha megsérülnek, az aramid szálak pedig akár a leselejtezett kevlár testpáncélokból is visszanyerhetők. Ahogy a fenti videóban is látszik, a kutatók a kifejezetten vékony és könnyű cellákkal helyettesítették a kiválasztott, normál és miniatűr méretű robotok eredeti telepeit, rákötve azokat a motorokra és teljesen beléjük csomagolva a gépeket.

Hamarosan piacra is vinnék

Ez a kettős funkcióval rendelkező borítás a robotok méretétől és az alkalmazástól függően akár százszor hatékonyabbnak bizonyult a beléjük épített Li-ion akkumulátoroknál, a becslések szerint pedig átlagosan több mint hetvenszeresére lenne növelhető azok kapacitása az új cink-levegő cellák rájuk tervezésével. A cink akkumulátorok nyilvánvaló hátrányaegyébként az lenne, hogy nagyjából száz alkalommal tölthetők újra, mielőtt elkezdene csökkenni a teljesítményük, szemben például az okostelefonokban lévő lítiumos telepek ötszáz körüli feltöltésével. Ezen az arányon esetünkben jelentősen javít az elektródák közti új membrán, ráadásul az olcsó és könnyen újrahasznosítható anyagok miatt ezeket az akkukat semmiből nem állna gyakrabban cserélni.

A hírek szerint a Michigani Egyetem már elindította a technológia szabadalmaztatását, és kereskedelmi partnereket keres annak piacosításához. Maga a kutatás állami és infrastrukturális forrásokra épült, mások mellett az amerikai védelmi minisztérium és a légierő illetékes részlege is támogatta. A lehetséges felhasználások a gyorsan szaporodó repülő drónoktól vagy utcai szállító robotoktól a nagy mennyiségben alkalmazott, valamilyen bonyolultabb struktúrává összeálló nanorobotokig terjedhet, ahol a mulifunkciós strukturális akkumulátorok helyet szabadítanak fel, és csökkentik a robotok tömegét is.