Superkondensator wielkości drobinki kurzu ma takie samo napięcie jak bateria AAA

Łącząc miniaturową elektronikę ze sztuką origami, naukowcy z Niemiec stworzyli, jak twierdzą, najmniejszy na świecie mikro-superkondensator. To rewolucyjne urządzenie do magazynowania energii jest nie tylko bezpieczne do stosowania w ludzkim ciele, ale także wykorzystuje kluczowe składniki krwi w celu zwiększenia swojej wydajności.

Naukowcy, którzy stworzyli nowe urządzenie, pracowali w dziedzinie nano-superkondensatorów (nBSC), które są konwencjonalnymi kondensatorami, ale zredukowanymi do skali submilimetrowej. Opracowanie takich urządzeń jest wystarczająco trudne, ale celem naukowców było stworzenie urządzenia, które mogłoby bezpiecznie pracować w ludzkim ciele, aby zasilać maleńkie czujniki i implanty, co z kolei wymaga zastąpienia problematycznych materiałów i żrących elektrolitów biokompatybilnymi.

Urządzenia te znane są jako biosuperkondensatory, a najmniejsze masowo produkowane do tej pory urządzenia są większe niż 3 mm^3. Ale w tym przypadku naukowcy dokonali ogromnego skoku naprzód w zakresie tego, jak małe mogą być biosuperkondensatory. Projekt rozpoczyna się od stosu warstw polimerowych, które są połączone światłoczułym materiałem fotorezystywnym, który działa jako kolektor prądu, membraną oddzielającą i elektrodami wykonanymi z biokompatybilnego polimeru PEDOT:PSS, przewodzącego prąd elektryczny.

Stos ten umieszcza się na powierzchni cienkiej płyty, którą poddaje się dużym naprężeniom mechanicznym, powodując ściśle kontrolowane oddzielanie się poszczególnych warstw i składanie ich w przypominający origami nanobio-biosuperkondensator o objętości 0,001 mm³, który zajmuje mniej miejsca niż cząsteczka kurzu. Tak więc, te rurkowe biosuperkondensatory są 3000 razy mniejsze niż poprzednio opracowane, ale mają mniej więcej takie samo napięcie jak bateria AAA (aczkolwiek o wiele mniejszy rzeczywisty prąd).

Te maleńkie urządzenia zostały umieszczone w roztworze soli, osoczu krwi i krwi, gdzie wykazały zdolność do skutecznego magazynowania energii. Biosuperkondensator okazał się szczególnie skuteczny w krwi, gdzie po 16 godzinach pracy zachował do 70 procent swojej pojemności. Innym powodem, dla którego krew może być odpowiednim miejscem dla biosuperkondensatora, jest fakt, że urządzenie działa w oparciu o wewnętrzne reakcje enzymatyczne redoks i żywe komórki w roztworze, aby doładować własne reakcje magazynowania ładunku, co zwiększa jego pojemność o 40 procent.

Pełny tekst pracy dostępny jest na stronie pod adresem.

Źródło: tu-chemnitz