Создан аккумулятор меньше пылинки, генерирующий то же напряжение, что и ААА-батарейка

Новое устройство пригодится для питания имплантов и крошечных датчиков внутри тела человека

Ученые, создавшие новый аккумулятор, работали в области нано-суперконденсаторов (nBSC): это аналоги обычных конденсаторов, но уменьшенные до субмиллиметрового масштаба. Разработка устройств такого типа достаточно сложна, но исследователи стремились создать прибор, который мог бы безопасно работать в человеческом теле для питания крошечных датчиков и имплантатов. В первую очередь такой подход требовал замены проблемных материалов и коррозионных электролитов на биосовместимые.

Подобные агрегаты известны как биосуперконденсаторы, и самые маленькие из них на сегодняшний день достигают 3 кубических миллиметров. Однако ученые сделали огромный шаг вперед с точки зрения того, продемонстрировав, сколь крошечными на самом деле могут быть биосуперконденсаторы.

Конструкция их изобретения представляет собой набор полимерных слоев, сжатых вместе со светочувствительным фоторезистивным материалом, который действует как токоприемник. Помимо этого, в комплект входят разделительная мембрана и электроды, сделанные из электропроводящего биосовместимого полимера под названием PEDOT: PSS.

Стопка полимеров размещается на тонкой пластине, которая подвергается высокому механическому напряжению, заставляющему различные слои материала четко отслаиваться друг от друга и складываться в стиле оригами в нанобиосуперконденсатор с объемом 0,001 мм³. Эти трубчатые биосуперконденсаторы, таким образом, в 3000 раз меньше уже существующих аналогов, но могут генерировать напряжение, эквивалентное AAA-батарее (хотя и с гораздо меньшим фактическим током).

Крошечные устройства были помещены в физиологический раствор, плазму крови и саму кровь, чтобы продемонстрировать способность успешно накапливать энергию. Биосуперконденсатор оказался особенно эффективным в крови, где он сохранил до 70% своей емкости после 16 часов работы. Другая причина, по которой кровь может быть наиболее подходящей средой для биосуперконденсатора, заключается в том, что устройство работает с присущими ему окислительно-восстановительными ферментными реакциями и живыми клетками. За их счет оно перегружает свои собственные реакции накопления заряда, что повышает итоговую производительность на 40%.

Команда также подвергла устройство воздействию сил, которые оно может испытывать в кровеносных сосудах, где колеблются поток и давление. Для этого ученые поместили новинку в микрожидкостные каналы, произведя что-то вроде испытаний в аэродинамической трубе, которые прибор выдержал «на отлично».