Гъвкава батерия, направена от тънък пласт коприна, произвежда достатъчно напрежение, за да захрани временни медицински импланти. Батериите безболезнено се разграждат в тялото за няколко седмици щом предназначението им приключи.
Коприната е идеална за медицинската електроника, защото може да бъде произведена на тънки пластове, биосъвместима е и достатъчно здрава, за да работи в електронна схема.
Разлагащите се батерии, изградени от електроди и твърди електролити от коприна, са разработени от учени от Университета в Улонгонг, Австралия. Твърдите електролити позволяват по-тънки, по-плоски, по-гъвкави и по-здрави батерии, споделя Caiyun Wang, един от водещите учени в проучването, което е публикувано в Chemical & Engineering News.
Учените постигат скоростен напредък в медицинските сензори и устройства, които могат да предават образи, да стимулират заздравяване на рани или да доставят медикаменти и след което да се разпаднат. Повечето прототипи на такива устройства се захранват от външен източник и затова могат да бъдат разполагани само под кожата. За да работят по-надълбоко в тялото, устройствата се нуждаят от енергиен източник върху самите тях.
Разлагащите се батерии са идеалното решение. Изследователите и преди са правили такива батерии, като са използвали естествени, биосъвместими материали за електроди и електролити. Екип учени, например, създава електроди от кожния пигмент меланин, докато друг използва тънки листа от магнезий или желязо. Електролитите принципно са разтвори на различни соли във вода, но течните електролити могат да изтекат навън и да повредят електродите на батерията, освен това правят батериите относително обемисти.
Учените успяват да направят тънкия пласт, съставляващ новата батерия, като първо разлагат във вода влакнестия копринен протеин фиброин, извличан от какавиди на копринена буба. Те поставят разтвора в почва и отделят свръхтънки пластове коприна след като се е напоила с вода.
За да направят електролит, те накисват парче коприна с йонен течен холин нитрат - разтворена сол, която е отличен проводник на йони, като я прибавят към разтвора с копринения фиброин. За да направят електроди, те поставят биосъвместима магнезиева сплав върху парче коприна, за да създадат анод и злато върху друго парче, за да създадат катод.
След това те сглобяват батерията като поставят електролитите между два елетродни пласта и стопяват заедно краищата с лепкаво безформено копринено покритие. Устройството, с размер на пощенска марка и дебелина от 170 µm, генерира напрежение от 0.87 V и мощност от 8.7 µW/cm2, което би трябвало да е достатъчно за захранване на имплантиран медицински сензор.
Поставена в солен неутрализиращ разтвор, батерията показва стабилно напрежение за около един час, след което анодът започва да се разтваря. Когато се прибави допълнителен копринен пласт върху анода, напрежението остава стабилно за близо два часа. Досега правените биоразградими батерии траеха не повече от 15 минути.
След 45 дни устройството почти напълно се разлага в разтвора, като оставя само инертните златни наночастици, които ако са в тялото, биха се изчистили.
Копринено-йонните течни електролити подобряват представянето на базираните на магнезий разтворими батерии, коментира Кристофър Бетингер (Christopher J. Bettinger) от Carnegie Mellon University. “Тези батерии могат да поддържат доста високо напрежение за относително дълго време", отелязва той. За медицинско приложение би било важно да се разгледа токсичността на йонните течности, съветва Бетингер, но добавя: "могат да бъдат разпадащи се батерии за други цели".
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари