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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Дождевая вода для смыва в туалете 09.08.2025 Гоуп Андервуд, выпускница Нортумбрийского университета, разработала устройство под названием Mains to Rains, которое представляет собой компактную модульную систему сбора и повторного использования дождевой воды. По ее задумке, установка подключается напрямую к существующим водосточным трубам жилого здания, при этом не требуя полной перестройки коммуникаций. Проект стал итогом учебной программы Design for Industry, а идея родилась после того, как Андервуд узнала о прогнозах на 2050 год: только в Великобритании ежедневно будет требоваться на 5 миллиардов литров воды больше, чем сейчас. Особое внимание Гоуп обратила на тот факт, что почти треть всей воды в британских домохозяйствах уходит на смыв унитаза. Этот объем эквивалентен месячной норме питьевой воды на одного человека. Именно это несоответствие и побудило ее разработать решение, способное перераспределить ресурсы без ущерба для комфорта и санитарии. Система Mains to Rains основана на баке емкостью 50 литров, который монтируется на внешнюю стену дома и соединяется с водостоком через фильтрующий модуль и разветвитель. Особенностью конструкции является встроенный электромагнитный клапан, исключающий смешивание дождевой воды с питьевой. Если осадков недостаточно, система автоматически подключается к центральному водопроводу, обеспечивая бесперебойную работу. Простота установки делает проект особенно привлекательным. Для внедрения Mains to Rains достаточно лишь вырезать участок сливной трубы и закрепить модуль. Возможность наращивания системы за счет дополнительных баков позволяет адаптировать ее под семьи разного размера. Кроме того, это решение дает ощутимую экономию владельцам домов, использующим водомеры. Свою разработку Андервуд впервые продемонстрировала на выставке New Designers в Лондоне в виде масштабной модели. На сегодняшний день она активно ищет партнера для серийного производства устройства и уже получила поддержку от компании Northumbrian Water. Водоснабжающая организация уверена, что первоначальные затраты на установку полностью окупятся за счет долгосрочной экономии водных ресурсов. Таким образом, инициатива молодой дизайнерки показывает, как локальные инженерные решения могут играть важную роль в глобальных экологических задачах. Использование дождевой воды в быту - это не только способ сократить расходы, но и шаг к устойчивому будущему, в котором каждая капля на счету.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026