SAMSUNG_092021 Advertisement SAMSUNG_092021 Advertisement SAMSUNG_092021 Advertisement

Superkondenzátor veľkosti zrnka prachu pracuje s rovnakým napätie ako batéria AAA

0

Spojením miniaturizovanej elektroniky a výroby inšpirovanej origami vedci z Nemecka vyvinuli to, čo sami označujú ako najmenší existujúci mikrosuperkondenzátor. Prelomové zariadenie na ukladanie energie, ktoré je menšie ako zrnko prachu, ale má podobné napätie ako batéria AAA,, je nielen bezpečné na použitie v ľudskom tele, ale v skutočnosti využíva kľúčové zložky v krvi na zvýšenie výkonu.

Vedci, ktorí vytvorili toto zariadenie, už pracovali v oblasti nanosuperkondenzátorov (nBSC), čo sú bežné kondenzátory, ale zmenšené na submilimetrovú mierku. Vývoj týchto typov zariadení je dosť náročný, navyše tím sa snažil vytvoriť také, ktoré by mohlo bezpečne fungovať v ľudskom tele a napájať malé senzory a implantáty, čo si vyžaduje výmenu problematických materiálov a korozívnych elektrolytov za biokompatibilné.

SWAN_042021

Tieto zariadenia sú známe ako biosuperkondenzátory a tie najmenšie, ktoré boli doteraz vyvinuté, majú veľkosť viac ako 3 mm3. Výskumníkom sa ich však podarilo značne zmenšiť. Konštrukcia pozostáva z polymérnych vrstiev, ktoré sú spojené fotocitlivým fotorezistentným materiálom, fungujúcim ako zberač prúdu, oddeľovacej membrány a elektród vyrobených z elektricky vodivého biokompatibilného polyméru PEDOT:PSS.

Tieto vrstvy sa položia na tenkú doštičku, ktorá je vystavená vysokému mechanickému napätiu, čo spôsobí, že sa jednotlivé vrstvy veľmi kontrolovaným spôsobom oddeľujú a skladajú v štýle origami do nanobiosuperkondenzátora s objemom iba 0,001 mm3, ktorý zaberá menej miesta ako zrnko prachu. Tieto rúrkové biosuperkondenzátory sú preto 3000 -krát menšie ako tie, ktoré boli vyvinuté predtým, ale s napätím zhruba rovnakým ako batéria AAA (aj keď s oveľa nižším prietokom prúdu).

Tieto malé zariadenia boli potom umiestnené do fyziologického roztoku, krvnej plazmy a krvi, kde preukázali schopnosť úspešne uchovávať energiu. Obzvlášť účinné sa ukázali v krvi, kde si po 16 hodinách prevádzky zachovali až 70 percent svojej kapacity. Ďalší dôvod, prečo môže byť krv vhodným domovom pre biosuperkondenzátor tímu, je to, že zariadenie pracuje s inherentnými oxidačno-redukčnými enzymatickými reakciami a živými bunkami v roztoku, čím sa zvyšuje jeho výkon o 40 percent.

Tím takisto podrobil zariadenie pôsobeniu síl, ktoré by mohlo zažívať v krvných cievach, kde sa mení prietok a tlak, a to umiestnením do mikrofluidných kanálov (niečo ako testovanie aerodynamiky v aerodynamickom tuneli), kde obstálo dobre. Potom použili tri zariadenia spojené do reťazca na úspešné napájanie malého pH senzora, ktorý by mohol byť umiestnený v krvných cievach na meranie pH a zisťovanie abnormalít naznačujúcich ochorenie, napríklad rast nádoru. Výskum bol publikovaný v časopise Nature Communications.

Zdroj: newatlas.com.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať