Суперконденсатор размером с пылинку обладает таким же напряжением, как батарейка ААА
Сочетая миниатюрную электронику с искусством оригами, ученые из Германии разработали, по их словам, самый маленький микросуперконденсатор в мире. Это революционное устройство хранения энергии не только безопасно для использования в человеческом теле, но и использует ключевые ингредиенты крови для повышения эффективности своей работы.
Ученые, создавшие новое устройство, работали в области нано-суперконденсаторов (nBSC), которые представляют собой обычные конденсаторы, но уменьшенные до субмиллиметрового масштаба. Разработка подобных устройств достаточно сложна, но исследователи стремились создать устройство, которое могло бы безопасно работать в человеческом теле для питания крошечных датчиков и имплантатов, что в свою очередь требует замены проблемных материалов и коррозийных электролитов на биосовместимые.
Эти устройства известны как биосуперконденсаторы, и самые маленькие из разработанных на сегодняшний день серийных устройств имеют размер более 3 мм3. Но в данном случае ученые сделали огромный скачок вперед в том, насколько крошечными могут быть биосуперконденсаторы. Конструкция начинается со стопки полимерных слоев, которые соединены между собой светочувствительным фоторезистивным материалом, выполняющим роль коллектора тока, разделительной мембраной и электродами из электропроводящего биосовместимого полимера PEDOT:PSS.
Эта стопка помещается на тонкую поверхность пластины, которая подвергается высокому механическому напряжению, в результате чего различные слои отделяются в строго контролируемом режиме и складываются в виде оригами в нано-биосуперконденсатор объемом 0,001 мм3, занимающий меньше места, чем пылинка. Таким образом, эти трубчатые биосуперконденсаторы в 3000 раз меньше разработанных ранее, но имеют напряжение примерно такое же, как у батарейки ААА (хотя и с гораздо меньшим фактическим током).
Эти крошечные устройства были помещены в физраствор, плазму крови и кровь, где они продемонстрировали способность успешно накапливать энергию. Биосуперконденсатор оказался особенно эффективным именно в крови, где он сохранил до 70 процентов своей емкости после 16 часов работы. Еще одна причина, по которой кровь может стать подходящим домом для биосуперконденсатора заключается в том, что устройство работает с присущими окислительно-восстановительными ферментативными реакциями и живыми клетками в растворе для подзарядки собственных реакций хранения заряда, что повышает его производительность на 40 процентов.
С полным текстом работы можно ознакомиться по ссылке.
Источник: tu-chemnitz