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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Новый фильтр отделит нефть от воды 27.04.2015 Ученые из Университета штата Огайо (США) разработали новый тип фильтра из нержавеющей стали, который эффективно отделяет нефть от воды. В ходе лабораторных испытаний сетка с покрытием из поверхностно-активных веществ выполняла две функции: эффективно разделяла нефть и воду (вода свободно проходит сквозь фильтр, а нефть остается на сетке), а также отфильтровала сторонние загрязнения. Технология может быть использована для очистки океанской воды от нефтяных загрязнений. Интересно, что идею создания фильтра исследователям показала сама природа. Изучив лист лотоса, ученые выяснили, что растение способно отталкивать воду, в то время как тяжелые капли масла остаются на поверхности листьев. В результате было разработано покрытие, состоящее из полимерных молекул и поверхностно-активных веществ - соединений, которые используются в качестве ингредиентов моющих средств, мыла и пенообразующих агентов. Обработанная таким покрытием металлическая сетка способна разделять молекулы нефти и молекулы воды. Фильтр сделан из нетоксичных, недорогих и легкодоступных материалов, при этом сетка практически прозрачна (70% прозрачности). Это ведет к другому потенциальному применению: ученые стремятся повысить прозрачность фильтра до 90%, чтобы его можно было использовать в качестве грязеотталкивающего покрытия оконных стекол.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025