Powstały superbaterie przyszłości. Mają niezwykłe możliwości

Naukowcy z Cambridge stworzyli baterie wyglądające jak galaretki, składające się z hydrożeli – trójwymiarowych sieci polimerów zawierających ponad 60 proc. wody. To przełom w przypadku m.in. robotów, implantów czy akcesoriów typu wearables.

Publikacja: 18.07.2024 10:52

Zbliża się koniec tradycyjnych baterii. W przyszłości będą rozciągliwe, samonaprawiające się i energ

Zbliża się koniec tradycyjnych baterii. W przyszłości będą rozciągliwe, samonaprawiające się i energooszczędne

Foto: Adobe Stock

Samonaprawiające się galaretkowe baterie z Cambridge mogą przekształcić robotykę. Można je także wykorzystać w urządzeniach do noszenia, a nawet wszczepić do mózgu w celu dostarczania leków lub leczenia schorzeń takich jak epilepsja.

Baterie inspirowane węgorzem elektrycznym

Miękkie, rozciągliwe baterie z galarety zostały zainspirowane węgorzami elektrycznymi, które do ogłuszania ofiary wykorzystują wyspecjalizowane komórki mięśniowe zwane elektrocytami. Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge opracowali te galaretowate materiały. Posiadają warstwową strukturę przypominającą lepkie klocki Lego, dzięki czemu mogą przewodzić prąd elektryczny.

Oprócz tego, że są miękkie, te hydrożele są również niezwykle wytrzymałe. Mogą wytrzymać ściskanie b

Oprócz tego, że są miękkie, te hydrożele są również niezwykle wytrzymałe. Mogą wytrzymać ściskanie bez trwałej utraty kształtu i posiadają zdolność samonaprawy po uszkodzeniu

Foto: University of Cambridge

- Trudno jest zaprojektować materiał, który będzie jednocześnie wysoce rozciągliwy i wysoce przewodzący, ponieważ te dwie właściwości zwykle są ze sobą sprzeczne – powiedział pierwszy autor badania Stephen O'Neill.

Czytaj więcej

Elektryki będą dużo tańsze? Naukowcy stworzyli rewolucyjną baterię

Samonaprawiające się akumulatory żelowe mogą rozciągać się ponad dziesięciokrotnie w stosunku do swojej pierwotnej długości bez utraty przewodności, co stanowi znaczący przełom w łączeniu rozciągliwości i przewodności w jednym materiale.

Baterie żelowe składają się z hydrożeli, czyli trójwymiarowych sieci polimerów zawierających ponad 60 proc. wody. Polimery te są utrzymywane razem poprzez odwracalne interakcje włączania/wyłączania, które regulują właściwości mechaniczne galaretki.

Czym baterie z Cambridge różnią się od innych

- Zwykle hydrożele są wykonane z polimerów o ładunku neutralnym, ale jeśli je naładujemy, mogą zacząć przewodzić – wyjaśnia współautorka dr Jade McCune. - Zmieniając składnik soli w każdym żelu, możemy sprawić, że będą lepkie i zgniecione razem w wielu warstwach, dzięki czemu będziemy mogli zbudować większy potencjał energetyczny - dodała. Badanie opublikowano w czasopiśmie Science Advances.

Czytaj więcej

Smartfon będzie ładowany raz na miesiąc i trwalszy. Rewolucja w bateriach

Podczas gdy konwencjonalna elektronika wykorzystuje sztywne materiały metaliczne z elektronami jako nośnikami ładunku, te galaretkowe akumulatory wykorzystują jony do przenoszenia ładunku, podobnie jak węgorze elektryczne.

Hydrożele silnie przylegają do siebie dzięki odwracalnym wiązaniom utworzonym pomiędzy różnymi warstwami, wykorzystując beczkowate cząsteczki zwane dyniturilami, które działają jak molekularne kajdanki.

Galaretkowate baterie można wykorzystać w medycynie

Unikalne właściwości tych galaretkowych baterii czynią je wysoce obiecującymi w implantach biomedycznych, biorąc pod uwagę ich miękkość i zdolność dopasowywania się do ludzkiej tkanki.

- Możemy dostosować właściwości mechaniczne hydrożeli, tak aby odpowiadały one tkance ludzkiej – powiedział profesor Oren Scherman, dyrektor Laboratorium Syntezy Polimerów w Melville, który kierował badaniami wraz z profesorem George'em Malliarasem z Wydziału Inżynierii. - Ponieważ nie zawierają sztywnych elementów, takich jak metal, prawdopodobieństwo odrzucenia implantu hydrożelowego przez organizm lub spowodowania gromadzenia się blizny byłoby znacznie mniejsze, ponieważ nie zawierają sztywnych elementów, takich jak metal - dodał.

Oprócz tego, że są miękkie, te hydrożele są również niezwykle wytrzymałe. Mogą wytrzymać ściskanie bez trwałej utraty kształtu i posiadają zdolność samonaprawy po uszkodzeniu.

Zespół badawczy planuje przeprowadzić przyszłe eksperymenty w celu przetestowania tych hydrożeli na organizmach żywych, mając na celu ocenę ich przydatności do różnych zastosowań medycznych.

Samonaprawiające się galaretkowe baterie z Cambridge mogą przekształcić robotykę. Można je także wykorzystać w urządzeniach do noszenia, a nawet wszczepić do mózgu w celu dostarczania leków lub leczenia schorzeń takich jak epilepsja.

Baterie inspirowane węgorzem elektrycznym

Pozostało jeszcze 93% artykułu
Technologie
Humanoidy wejdą do domów w 2025 roku. Ten sprząta, ale potrafi też prać i zrobić kawę
Technologie
Ukraińcy szkolą sztuczną inteligencję filmami z wojny. Wyrastają na potęgę
Technologie
Paliwo przyszłości kryje się pod Ziemią. Przełomowe znalezisko w Europie
Technologie
Pierwsza na świecie kamera AI wykrywa pijanych kierowców. Alkomat nie jest potrzebny?
Technologie
Chiny mają już drony z laserami. Promień tnie metal i zniszczy cały oddział wojska
Materiał Promocyjny
Nest Lease wkracza na rynek leasingowy i celuje w TOP10