Люди большую часть времени пребывают в движении, а человеческий организм постоянно активен – может существует возможность позаимствовать часть его кинетической энергии? Этим вопросом задались исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университета Коннектикута, и ответ на него привел их к созданию энергосберегающего устройства, которое может получать электрическую энергию прямо из человеческого тела.
Разработанный учеными биологический суперконденсатор представляет собой основанное на протеинах устройство, способное извлекать энергию из организма человека. Суперконденсатор – это термин, используемый для описания высокоэффективного электрохимического конденсатора (EC), который аналогичен батареям, но имеет гораздо более высокую емкость. В отличии от традиционных аккумуляторов, эти устройства имеют увеличенную скорость заряда/разряда, более низкое внутреннее сопротивление и лучшую способность противостоять потерям, вызываемым большим количествам циклов перезарядки.
После получения энергии инновационным биоаккумулятором, она может высвобождаться внутри электронных устройств, которые, например, могут использоваться медицинскими имплантатами. Согласно опубликованной научной статье «Ultrathin Graphene–Protein Supercapacitors for Miniaturized Bioelectronics» (Ультратонкие графен-белковые суперконденсаторы для миниатюрной биоэлектроники), суперконденсатор использует «харвестер», который получает энергию от тепла и движений тела путем захвата электрических зарядов ионов, которые присутствуют в жидкостях организма человека, таких как кровь и моча.
В качестве электродов харвестер использует углеродный наноматериал — графен, слои которого чередуются со слоями из человеческих белков. Электроды собирают энергию из организма и передают ее харвестеру, который затем сохраняет ее для последующего использования. Толщина графенового слоя может составлять несколько атомов, при этом невероятно тонкие суперконденсаторы могут потенциально служить альтернативой батареям.
Стоит отметить, что новая микроэлектроника является био-дружественной, поскольку ее основу составляют натуральные материалы. По своей сути графен представляет собой углерод, тогда как современные имплантируемые медицинские устройства питаются от классических аккумуляторов, содержащих различные токсины. К тому же новое устройство тоньше человеческого волоса и более гибкое, чем традиционные батареи.
Новая технология может оказать огромное влияние на медицинскую отрасль. Исследователи полагают, что имплантаты на суперконденсаторах имеют неограниченный срок службы. Это позволит освободить пациентов от необходимости в периодических операциях для замены батарей – одной из главных проблем имплантируемых медицинских устройств.
