Электрическая батарейка от электрического угря

18.12.2017

Исследователям из Мичиганского и Фрибурского университетов удалось сконструировать источник тока, работающий по тому же принципу, что и электрический орган электрического угря. У угрей электрические органы состоят из множества клеток, через которые проходит поток положительных ионов калия и натрия; в результате у каждой клетки появляется положительно заряженный полюс (направленный к голове рыбы) и отрицательно заряженный полюс (направленный к хвосту). В каждой клетке создается напряжение около 150 милливольт, но все вместе, уложенные друг за другом, подобно батарейкам, они генерируют сотни и сотни вольт.

Нечто похожее сделали ученые. Вместо живых клеток они использовали ячейки, заполненные гидрогелем-полимером, удерживающим воду. Гидрогель в ячейках удерживает либо чистую воду, либо воду с солями, распадающимися в растворе на положительные и отрицательные ионы. Стенки ячеек сделаны из полупроницаемой мембраны, которая пропускает эти ионы туда и обратно. Когда ячейки соприкасаются друг с другом, ионы в них начинают двигаться в разные стороны, и возникает электрическое напряжение.

Гидрогели в ячейках отличаются по собственному составу и по составу растворов, которые они удерживают; если сравнивать с электрическими клетками угрей, то одной клетке соответствуют четыре ячейки. Один блок из четырЕх ячеек дает от 130 до 185 милливольт, в эксперименте удалось сделать большую "батарейку" из нескольких сотен ячеек, которые в сумме давали 110 вольт.

Предполагается, что подобные батарейки можно будет использовать для питания различных биомедицинских устройств, и, более того, что такие батарейки смогут использовать естественную заряженность некоторых внутренних тканей и органов. "Угреподобные" аккумуляторы более гибкие и их проще сделать биосовместимыми, чтобы они не раздражали живые клетки. Проблема, однако, в том, что пока напряжение, которое они дают, не очень велико, хотя авторы изобретения полагают, что в ближайшем времени им удастся заставить их батареи генерировать ток такого же напряжения, что и настоящие электрические угри.

<< Назад: Очки дополненной реальности Microsoft HoloLens для хирургов 19.12.2017

>> Вперед: Анестезия действует на растения так же, как на людей 18.12.2017

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 Определение спелости с помощью нейронных сетей 14.08.2021 В связи с тем, что промышленность хочет максимально автоматизировать процесс производства пищевых продуктов, время от времени возникает необходимость в том, чтобы машины отсортировывали спелые и готовые продукты от остальных. Турецкий новатор Кутлухан Актар нашел способ сделать это, используя возможности нейронных сетей. Цель данного проекта проста. Она направлена на определение спелости фруктов и овощей путем отслеживания изменений пигмента. Вместо применения камеры в проекте используются данные датчика видимого света AS7341, который лучше подходит для сбора точной спектральной информации. Это позволяет лучше понять фактический свет, отражаемый фруктом, который определяется пигментами кожуры, напрямую связанными со спелостью. Образцы были взяты с фруктов и овощей в течение нескольких дней, что позволило создать базу данных по продуктам на различных стадиях спелости. Все данные были использованы для создания модели TensorFlow, которая может определять спелость фруктов и овощей, удерживаемых под датчиком. Разработанный гаджет является отличным примером использования расширенного зондирования в сочетании с нейронными сетями. Исследователи подозревают, что результаты его оценки намного точнее, чем предполагалось.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025