Дышащие биоаккумуляторы

24.03.2013

Ученые из Института физической химии Польской академии наук разработали новый тип источника электроэнергии. Элемент питания с относительно высоким напряжением и длительным сроком службы представляет собой "дышащий" катод на основе ферментов, углеродных нанотрубок и силикатов.

Новый аккумулятор может найти применение прежде всего для питания различных имплантатов, например кардиостимуляторов или контактных линз с автоматическим изменением фокусного расстояния или проектором, транслирующим картинку прямо на сетчатку глаза. Обычные аккумуляторы для этих целей не годятся, поскольку имеют в своем составе сильные кислоты и другие активные вещества, опасные для здоровья.

Польские ученые решили разработать биоаккумулятор, который не нужно заряжать: достаточно поместить электроды в тело, и они начнут вырабатывать электричество. Биоаккумуляторы известны давно: наверняка все помнят школьный эксперимент с картофелем, который вырабатывал электричество при подключении электродов. К сожалению, большинство экспериментальных биоаккумуляторов выдают низкое напряжение в 0,6-0,7 вольт. Однако польским исследователям удалось создать биоаккумулятор, который в течение многих часов выдает гораздо большее напряжение: 1,75 вольт. Этого уже достаточно для питания многих имплантатов и перспективных нейроинтерфейсов.

Основным компонентом нового биоаккумулятора является катод из ферментов, которые окружены углеродными нанотрубками и заключены в пористую структуру на основе силикатной матрицы. Для того, чтобы аккумулятор заработал, достаточно залить в устройство электролит, например раствор с ионами водорода. Поры в силикатной матрице позволяют кислороду из воздуха и ионам водорода поступать в активный ферментный сердечник катода, где происходит восстановление кислорода. При этом углеродные нанотрубки облегчают перенос электронов.

В ходе экспериментов новый источник энергии выдавал напряжение 1,6 вольт в течение как минимум 1,5 недель. Со временем эффективность устройства уменьшается, вероятно из-за постепенной деградации фермента на биокатоде. Разработчики полагают, что срок службы нового биоаккумулятора можно продлить даже при существующих технологиях.

<< Назад: В космос на самолете 25.03.2013

>> Вперед: Ёмкий и прочный графеновый ионистор 24.03.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Самый древний мозг 01.10.2009 Французские палеонтологи успешно пользуются жестким рентгеновским излучением синхротрона, находящегося в Гренобле, для выявления мелких окаменелостей в кусках непрозрачного янтаря. Им пришла в голову мысль, что просвечивать можно и обычные окаменелости. В качестве пробы под луч положили ископаемых рыб из Канзаса (США). И в черепе одной из них, рыбы длиной около полуметра, вымершей родственницы акул и скатов, обнаружили сохранившийся мозг. Разумеется, его мягкие ткани давно замещены минералами, преимущественно фосфатами. С помощью бормашины, руководствуясь трехмерными рентгеновскими снимками, ученые смогли отпрепарировать мозг из головы окаменелой рыбы. Ему 300 миллионов лет. Специалисты видят на этой окаменелости даже отдельные части мозга - мозжечок, ствол мозга, зрительные доли, отходящие черепно-мозговые нервы. Это первый случай обнаружения сохранившегося мозга древних животных. Такие мягкие ткани сохраняются в окаменелом состоянии крайне редко.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025