工程師們正在致力於開發能在極端環境下（例如深海和外太空）運行數月甚至數年的電池，並且無需維護。由國防高級研究計劃署（DARPA）支持的一項新計劃正在推進這項技術，目的是實現這一目標。該項目專注於放射電池（radiovoltaics），這是一種將核輻射直接轉換為電能的電池技術。與傳統電池不同，這些系統不需要充電，能夠為偏遠應用提供長期穩定的電力。
來自托萊多大學的研究人員參與了一項由密蘇里大學主導的280萬美元合作計劃，旨在開發微型放射電池設備。這些緊湊的系統旨在用於浮標、航天器和遠程傳感器等難以更換或充電的場合。研究人員Raghav Khanna博士表示：「我們正在DARPA的Rads to Watts計劃下工作，探索將核輻射能量直接轉換為電力的新方法。」他補充道：「我們的目標是每公斤質量產生10瓦特的電力，這比目前的放射電池系統的功率密度要高得多。」
放射電池的工作原理類似於太陽能電池，但依賴於放射性衰變而非陽光。雖然太陽能電池將光子轉換為電能，但放射電池則利用從放射性材料中釋放的帶電粒子。這種方法使電池能夠在陽光不可用或不可靠的環境中運作，並為需要不間斷電力的長期任務鋪平道路。
該團隊專注於使用氧化鎵（gallium oxide）來建造設備，這是一種能更好地抵抗輻射的半導體材料。這一特性可能提高效率和壽命。Khanna表示：「氧化鎵的輻射耐受性比目前用於放射電池設備的一些替代材料更好。」這意味著它們有潛力更高效和有效地運作，從而延長使用壽命。
在托萊多大學，研究人員正在領導模擬工作，以指導這些設備的建造。團隊利用有限元建模，在進入製造階段之前虛擬測試不同的設計。這些模擬預計在確定哪些設備結構能提供所需性能方面將發揮關鍵作用。一旦驗證，設計將與合作夥伴分享以進行實體開發。Khanna表示：「當模擬成功時，我們會將這個配方交給合作夥伴。我們預期團隊之間會進行大量迭代，以優化設備的性能。」
更廣泛的合作夥伴包括賓夕法尼亞州立大學、休斯頓大學和海軍研究實驗室，結合了材料、建模和設備工程方面的專業知識。通過瞄準更高的功率密度和改進的耐用性，該項目旨在使放射電池技術更接近實際部署，特別是在傳統電池無法滿足需求的情況下。
