Изследователи от University of Cambridge са създали меки, разтегливи "желирани батерии", които биха могли да имат различни приложения, като например захранване на носими устройства и мека роботика.

Тези желеподобни материали, вдъхновени от електрическите змиорки, имат слоеста структура, която им позволява да доставят електрически ток и потенциално биха могли да се използват за медицински цели като директна доставка на лекарства в организма или лечение на състояния като епилепсия.

Самовъзстановяващите се желирани батерии демонстрират ненадмината способност да се разтягат над десет пъти от първоначалната си дължина, като същевременно запазват проводимостта си, което е първият случай на съчетаване на разтегливост и проводимост в един материал, става ясно още от публикация в престижното списание Science Advances.

Изградени от хидрогел в 3D полимерни мрежи и съставени от над 60% вода, желираните батерии разчитат на обратими взаимодействия за включване и изключване, които регулират механичните свойства на материала. Благодарение на възможността за прецизно манипулиране на механичните характеристики и имитиране на свойствата на човешките тъкани, те са обещаващи кандидати за приложения в меката роботика и биоелектрониката. За да бъдат приложими за тези цели, е наложително да притежават едновременно проводимост и разтегливост.

"Трудно е да се създаде материал, който да е едновременно силно разтеглив и силно проводим, тъй като тези две свойства обикновено са в противоречие едно с друго", казва главният автор на изследването Стивън О'Нийл от катедрата по химия "Юсуф Хамид" в University of Cambridge. "Обикновено проводимостта намалява, когато даден материал се разтяга."

Конкурентът на Neuralink обяви, че е свързал своя мозъчен имплант със слушалките Apple Vision Pro, което е първият такъв опит в индустрията

Synchron позволява на пациентите да управляват Apple Vision Pro с мислите си

"Обикновено хидрогеловете са изградени от полимери, които имат неутрален заряд, но ако ги заредим, те могат да станат проводящи", казва съавторът д-р Джейд Маккун, също от катедрата по химия на водещото учебно заведение. "И като променяме солевия компонент на всеки гел, можем да ги направим лепкави и да ги размачкаме в няколко слоя, така че да изградим по-голям енергиен потенциал."

Конвенционалната електроника използва нееластични метални материали с електрони като носители на заряда, докато желираните батерии използват йони, подобно на електрическите змиорки.

Хидрогеловете прилепват силно един към друг благодарение на обратимите връзки, които могат да се развият между различните слоеве с помощта на релефни молекули, които действат като молекулярни белезници. Здравото свързване между слоевете, осигурено от молекулярните белезници, позволява желеобразните батерии да се разтягат, без слоевете да се отделят и, което е най-важно важно, без загуба на проводимост.

Profit.bg

Експериментален имплант следи как лекарствата влияят на туморите

Характеристиките на желираните батерии ги правят подходящи за бъдещо използване в биомедицински импланти, тъй като те са гъвкави и се приспособяват към човешката тъкан.

"Можем да персонализираме механичните свойства на хидрогеловете, така че да съответстват на човешката тъкан", казва професор Орен Шерман, директор на Лабораторията за синтез на полимери, който ръководи изследването в сътрудничество с професор Джордж Малиарас от инженерния факултет. "Тъй като не съдържа твърди компоненти, вероятността хидрогелният имплант да бъде отхвърлен от организма е много по-малка."

Иновативните батерии притежават не само мекота, но и изненадваща здравина. Те са устойчиви срещу смачкване, не губят първоначалната си форма, и имат способността да се "самолекуват" при увреждане.

Изследователският екип планира експерименти с живи организми, за да оцени потенциала им за различни медицински приложения.