《001050奇妙的微电源——核微型电池研发现状.》.pdf

第 1 卷 第 1 期 2005 年 3 月 奇妙的微电源 ——核微型电池研发现状 阿密特·拉勒 詹姆斯·布兰查德 关键词：微电源 核微型电池 康奈尔大学 核微电池从一小块放射性物质产生能量，也许可以为将来奇妙的微机电装置提供 能源，甚至为你的手机供电。 近几十年来，电子电路设备以令人晕眩的 （负责控制触发安全气囊）到注射药物释放系 速度变得越来越小。这些设备主要依靠电池为 统，到环境监控器件。人们期望所有这些系统 其提供动力。但令人遗憾的是，电池体积的减 都能长期工作，而更换这些设备的电池或给电 小却不是那么显著。 池继续充电都比较困难。因此，为了让这些超 在今天的手腕式GPS接收器、火柴盒大小 小型设备能够真的得到快速发展，我们就需要 的数码相机和掌上电脑里，电池体积都占有相 更小、更长效的电源。 当大比例。更糟的是它们还不能提供足够的电 多年来，康奈尔大学和威斯康星－麦迪逊 能，总是在最急需的时候宣告没电。 大学的研究人员一直在努力寻求解决电源问题 造成这种情况的原因很简单：电池的工作 的途径，办法是从微量的放射性材料获得其自 原理和200年前意大利物理学家亚历山德罗· 然释放的不可思议的巨大能量。 伏打（Alessandro Volta）发明电池时没有什么 我们研发的这种微型发电机并不是缩微的 两样，他把圆形的锌片和银片夹在一起，制造 核反应堆，与核裂变或核聚变反应也没有任何 出第一个化学电池。伏打曾用这个电池刺激青 关系。所有的能量来源于放射性元素自发地辐 蛙，使得青蛙的腿来回踢动。今天的电池也仍 射出的高能粒子。我们把这种器件称之为核微 旧是一个盛满化学药品的容器。 型电池（nuclear microbatteries），利用放射性 物质薄膜，其能量密度可以比锂电池高数千倍 能量密度 （见表1）。 镍-63或氚等放射性同位素中包含了巨大 在 科 技 人 员 忙 着 宣 布 以 微 机 电 系 统 的能量，可以驱动一个MEMS设备长达几十年 1 之久，而且十分安全。与其他放射性材料发射 （M E M S ）为标志的微型化时代已经到来的 今天，电池的发展到了一个重要的转折点。 粒子时释放的能量相比较，这些同位素发射的 目前，MEMS的应用范围很广，从汽车传感器 粒子能量很低，覆盖我们全身的死皮层就可以 1 microelectromechanical systems 51 展望 第 1 卷 第 1 期 2005 年 3 月 表1 贮能物质能量密度 远见正在开始成为现实。现在，微米和纳米级 的器件被应用于各种各样的电子设备中，形成 电能源种类 能量密度（mW-h/mg）