Mini-bateryjka atomowa

Data dodania: wtorek, 22 października 2002, autor: onet.pl

Izotopowa bateria opracowana przez naukowców z USA może całymi latami wprawiać w ruch maleńkie urządzenia, na przykład medyczne - informuje strona internetowa Cornell University.

Choć miniaturyzacja robi coraz większe postępy, baterie pozostają duże i mało pojemne. Inaczej bateria opracowana przez naukowców z Cornell University w USA pod kierownictwem Amila Lala - jest maleńka i może działać przez dziesięciolecia.

Źródłem energii jest izotop radioaktywny. Energia promieniowania jest przekształcana bezpośrednio w mechaniczną, może więc poruszać części miniaturowej maszyny lub poruszać mikroskopijną prądnicę i wytwarzać energię elektryczną.

Głównym elementem prototypu urządzenia jest miedziany pasek o szerokości 1 milimetra, długości 2 cm i grubości 60 mikrometrów (milionowe części metra). Jest on zawieszony nad powierzchnią cienkiej warstwy radioaktywnego niklu-63. Nowsze wersje urządzenia są mniejsze - nie przekraczają objętości milimetra sześciennego.

Rozpadający się izotop niklu wysyła cząsteczki beta (czyli elektrony). W porównaniu z innymi izotopami, emitującymi cząstki alfa czy przenikliwe promieniowanie gamma, izotop niklu jest stosunkowo bezpieczny - jego promieniowanie nie przechodzi przez ludzką skórę.

Emitowane przez izotop elektrony zbierają się na miedzianym pasku wytwarzając ujemny ładunek, natomiast warstwa niklu, tracąc elektrony, ładuje się dodatnio. Wzajemne przyciąganie wygina miedziany pasek, co doprowadza do jego zetknięcia z warstwą niklu. Ładunek ulega rozładowaniu, pasek dzięki sprężystości odskakuje i cykl się powtarza. To trochę podobne do elektrycznego dzwonka, w którym przyciągany przez elektromagnes element uderza w czaszę dzwonka i przerywa prąd, po czym odskakuje i tak bez końca.

Ruchy dźwigienki można przetworzyć w ruch obrotowy, albo też wytwarzać prąd elektryczny dzięki przyczepionemu do miedzianej płytki magnesowi i cewce. Można także wykorzystać efekt piezoelektryczny - wytwarzanie napięcia przez ściskany kryształ.

Urządzenie może być także wykorzystane jako czujnik, ponieważ częstotliwość jego oscylacji zależy od temperatury, ciśnienia i składu gazów w otoczeniu

Radioaktywny nikiel-63 ma okres połowicznego rozpadu ponad 100 lat (połowa danej próbki izotopu rozpada się w ciągu 100 lat, po dwustu pozostaje jedna czwarta, po 300 latach jedna ósma, potem jedna szesnasta i tak dalej). Według Amila Lala bateria mogłaby dawać użyteczne zasilanie przez co najmniej 50 lat. W odróżnieniu od chemicznych źródeł prądu, może pracować w szerokim zakresie temperatur.

Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się między innymi czujniki monitorujące stan pocisków rakietowych w silosach, szpiegowskie czujniki oraz wszczepiane do wnętrza ciała urządzenia medyczne.