Ученые из Университета Бингемтона (Binghamton University, США) разработали уникальную растворимую батарейку, работающую на основе пробиотиков — живых микроорганизмов, которые обычно используются в йогуртах и пищевых добавках. Это устройство вырабатывает электричество в течение более чем 100 минут, а затем полностью распадается в окружающей среде, не оставляя токсичных следов.
Как это работает
Основу батареи составляет водорастворимая бумага, на которую нанесены электроды, взаимодействующие с пробиотиками. Устройство использует смесь из 15 штаммов безопасных для человека микроорганизмов, способных генерировать ток за счёт обменных процессов. Один модуль вырабатывает 4 микроватта мощности, 47 микромпер тока и напряжение в 0,65 вольта. Продолжительность подачи энергии можно регулировать — от 4 до более чем 100 минут — за счёт изменения длины батареи или использования специальной оболочки, чувствительной к уровню pH.
Для усиления выработки электричества исследователи модифицировали поверхность электрода с помощью полимеров и наночастиц. Это улучшило условия для прикрепления бактерий и повысило их эффективность в передаче электронов, что подтвердили электрохимические измерения.
Зачем это нужно
Такие батареи — важный шаг в развитии так называемой транзиентной электроники (от англ. transient electronics), предназначенной для временного использования в биомедицине и экологии. Главное требование к таким устройствам — безопасность при разрушении: они должны распадаться без образования токсичных остатков. В отличие от традиционных источников питания, например литий-ионных аккумуляторов, новая батарейка является абсолютно биоразлагаемой и безопасной.
Исследование открывает возможности для создания биоразлагаемых имплантатов, временных сенсоров в природе, медицинских устройств, одноразовой электроники и даже "самоуничтожающихся" гаджетов, как в фильмах о спецагентах.
Ключевым вызовом при создании такой технологии всегда была именно батарея — самая сложная часть любого электронного устройства. Команда учёных под руководством профессора Сеокхэ Чоя (Seokheun Choi) более 20 лет занимается разработкой так называемой бумажной электроники (papertronics) и применяет накопленные знания в новых проектах.
