Разработана биопленка, вырабатывающая электричество из вашего пота

Pro-Gadgets | 02.08.2022 - 20:01:59 | Просмотров: 50

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте недавно объявили, что им удалось разработать биопленку, которая собирает энергию испарения и преобразует ее в электричество. Эта биопленка, о которой было объявлено в журнале Nature Communications, способна произвести революцию в мире носимой электроники, обеспечивая энергией все - от персональных медицинских датчиков до персональной электроники.

"Это очень интересная технология", - говорит Сяоменг Лю, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерного колледжа UMass Amherst и ведущий автор статьи. "Это настоящая "зеленая" энергия, и в отличие от других так называемых "зеленых" источников энергии, ее производство абсолютно экологично".

Это потому, что эта биопленка - тонкий лист бактериальных клеток толщиной с лист бумаги - производится естественным путем с помощью модифицированной версии бактерии Geobacter sulfurreducens. Известно, что G. sulfurreducens вырабатывает электричество и ранее использовалась в "микробных батареях" для питания электрических устройств. Но такие батареи требуют, чтобы за G. sulfurreducens правильно ухаживали и постоянно кормили. В отличие от них, эта новая биопленка, которая может поставлять столько же, если не больше, энергии, чем батарея сопоставимого размера, работает, и работает непрерывно, потому что она мертва. А поскольку она мертва, ее не нужно кормить.

"Это намного эффективнее", - говорит Дерек Лавли, заслуженный профессор микробиологии в UMass Amherst и один из старших авторов статьи. "Мы упростили процесс выработки электроэнергии, радикально сократив количество необходимых процессов. Мы устойчиво выращиваем клетки в биопленке, а затем используем это скопление клеток. Это сокращает энергозатраты, все упрощает и расширяет возможности применения".

Секрет новой биопленки в том, что она вырабатывает энергию из влаги на вашей коже. Хотя мы ежедневно читаем рассказы о солнечной энергии, не менее 50% солнечной энергии, достигающей Земли, уходит на испарение воды. "Это огромный, неиспользованный источник энергии, - говорит Джун Яо, профессор электротехники и вычислительной техники в UMass и другой ведущий автор статьи. Поскольку поверхность нашей кожи постоянно влажная от пота, биопленка может "подключаться" и преобразовывать энергию, заблокированную при испарении, в энергию, достаточную для питания небольших устройств.

"Ограничивающим фактором носимой электроники, - говорит Яо, - всегда был источник питания. Батареи разряжаются, их приходится менять или заряжать. Кроме того, они громоздкие, тяжелые и неудобные". Но прозрачная, маленькая, тонкая гибкая биопленка, которая производит непрерывную и стабильную подачу электричества и которую можно носить, как пластырь, как пластырь, наклеенный прямо на кожу, решает все эти проблемы.

Все это работает благодаря тому, что бактерии G. sulfurreducens растут колониями, похожими на тонкие маты, и каждый отдельный микроб соединяется со своими соседями с помощью серии природных нанопроводов. Затем команда собирает эти маты и с помощью лазера вытравливает в пленках небольшие схемы. После того, как пленки вытравлены, они помещаются между электродами и, наконец, запечатываются в мягкий, липкий, дышащий полимер, который можно наносить прямо на кожу. Когда эта крошечная батарейка "подключается" к сети, прикладывая ее к телу, она может питать небольшие устройства.

"Следующим шагом будет увеличение размеров наших пленок для питания более сложной носимой на коже электроники", - говорит Яо, а Лю отмечает, что одной из целей является питание целых электронных систем, а не отдельных устройств.

Источник: techxplore.com