Менше пилинки: вчені створили суперконденсатор із напругою, як у пальчикової батарейки

Учені з Німеччини розробили найменший з наявних мікросуперконденсаторів. Розмір цього новаторського пристрою накопичення енергії менше порошинки, проте з напругою, як у батареї AAA. Творці зазначають, що він не тільки безпечний для застосування як акумулятор імплантів, а й живиться від природного електроліту — людської крові.

Про це повідомляє видання newatlas.com.

Учені, які створили крихітний суперконденсатор, працюють в галузі нано-суперконденсаторів (nBSC), які є звичайними конденсаторами, але зменшеними до субміліметрового масштабу. Дослідники прагнули створити пристрій, який міг би безпечно працювати в людському тілі, живлячи датчики й імплантати.

Ці пристрої відомі як біосуперконденсатори, і найменші з них, розроблені на сьогоднішній день, мають розмір більше 3 мм кубічних. Однак німецькі вчені зробили величезний крок уперед, продемонструвавши наскільки маленькими можуть бути біосуперконденсатори.

Описувана нами модель має конструкцію, що складається з декількох полімерних шарів, спресованих разом зі світлочутливим фоторезистивним матеріалом, який діє як струмоприймач, розділовою мембраною та електродами, зробленими з електропровідного біосумісного полімеру під назвою PEDOT: PSS.

Кожен такий "стосик" розміщений на тонкій пластині, схильній до високої механічної напруги, яка змушує різні шари кожного зі "стосиків" чітко розкладатися і складатися заново в нанобіосуперконденсатор об'ємом 0,001 мм кубічних, що менше, ніж порошинка. Ці трубчасті біосуперконденсатори в 3 000 разів менші, ніж розроблені раніше, але з напругою приблизно такою ж, як у батареї AAA (хоча і з набагато меншим фактичним струмом).

Розробники помістили крихітні пристрої у фізіологічний розчин, плазму крові та кров. У всіх трьох середовищах вони продемонстрували здатність успішно накопичувати енергію. Біосуперконденсатор виявився особливо ефективним у крові, де він зберіг до 70% своєї ємності після 16 год роботи. Інша причина, чому кров може бути відповідним "будинком" для біосуперконденсатора, це те, що пристрій працює з властивими йому окислювально-відновними ферментативними реакціями і живими клітинами в розчині, щоб перевантажувати свої власні реакції накопичення заряду, підвищуючи його продуктивність на 40%.

Команда також піддала слуховий апарат вразливій силі, яку він може відчувати в кровоносних судинах, — а саме потоку й тиску. Для цього суперконденсатори помістили в мікрофлюїдні канали (щось на зразок аеродинамічної труби), щоб перевірити їх роботу. І тест вони пройшли успішно.

Учені використовували ще три пристрої, з'єднані разом, щоб керувати крихітним датчиком pH, який можна було помістити в кровоносні судини для вимірювання pH і виявлення аномалій, що вказують на різного роду захворювання.

Раніше ми повідомляли про те, що вчені з університету Райса створили так звані наноалмази.