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 mm3. 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
