![Британцы разработали упругие батарейки-тянучки Британцы разработали упругие батарейки-тянучки](/uploads/posts/2024-07/soft-stretchy-jelly-ba.webp)
Британцы разработали упругие батарейки-тянучки
Специалисты из Кембриджского университета разработали эластичные желеобразные батарейки, которые в перспективе можно будет использовать для создания носимых устройств и мягкой робототехники. А также рассматривается вариант имплантировать их в мозг для лечения таких неврологических недугов, как эпилепсия.
Изобретатели почерпнули основу идеи в биологии: электрические угри оглушают своих жертв разрядом из электроцитов, видоизменённых мышечных клеток. Подобно электроцитам, «желешки» из Кембриджа слоисты, вроде липкого подобия «Лего», что придаёт им способность пропускать электроток.
Желеобразные батарейки с памятью первоначальной формы можно растягивать более чем в десять раз от исходной длины без ущерба для электропроводности. Создатели утверждают, что скрестить такую степень растяжимости и электропроводность в едином материале удалось впервые.
Желеобразные батарейки скомпонованы из гидрогелей — трёхмерных полимерных сеток, более чем на 60% насыщенных водой. Полимеры сохраняют целостность за счёт обратимых взаимодействий, контролирующих механические свойства желе.
Пригодность для имитации физических характеристик человеческих тканей делает гидрогели превосходными кандидатами для применения в мягкой робототехнике и биоэлектронике. Однако для использования таким образом они должны быть токопроводящими и эластичными.
Первый автор научного проекта Стивен О’Нил признался, что было непросто разработать материал, обладающий сразу и отличной растяжимостью, и электропроводностью. Ранее эти два свойства считались противоположностями, так как проводимость имела склонность уменьшаться, когда материал растягивали.
Обычно гидрогели изготавливают из полимеров с нейтральным зарядом, добавил соавтор изобретения Джейд Маккьюн. Но они могут стать токопроводящими, если изменить солевую составляющую каждого геля, сделав липкой и спрессовав вместе несколько слоёв, дабы повысить энергетический потенциал.
В обычной электронике используются жёсткие детали с металлами, в которых носителями заряда служат электроны. А в изобретённых желеобразных батарейках для переноса заряда используются ионы, как в тканях электрических угрей.
Гидрогели накрепко пристают друг к другу за счёт обратимых связей между слоями с помощью похожих на наручники молекул-контейнеров, называемых кукурбитурилами. Прочная адгезия (прилипание) между слоями, обеспечиваемая такими молекулами, позволяет растягивать желеобразные батарейки без разрыва слоёв и не теряя электропроводности.
Руководивший исследованием профессор Орен Шерман объяснил, что свойства желеобразных батареек — мягкость и адаптируемость — делают их интересными для применения в медицинских имплантатах в будущем. То есть можно отрегулировать механические показатели гидрогелей так, чтобы они соответствовали тканям человека. Не содержащий жёстких металлов гидрогелевый имплантат с гораздо меньшей вероятностью будет отторгнут организмом и едва ли вызовет рубцевание тканей.
Наряду со своей мягкостью гидрогели также очень прочны. Они успешно переносят раздавливание без необратимой потери своей первоначальной формы и могут восстанавливаться после приложенного к ним усилия.
Теперь авторы упругих батареек-тянучек планируют протестировать гидрогели на подопытных животных, чтобы оценить пригодность разработки для медицины.
Изобретатели почерпнули основу идеи в биологии: электрические угри оглушают своих жертв разрядом из электроцитов, видоизменённых мышечных клеток. Подобно электроцитам, «желешки» из Кембриджа слоисты, вроде липкого подобия «Лего», что придаёт им способность пропускать электроток.
Желеобразные батарейки с памятью первоначальной формы можно растягивать более чем в десять раз от исходной длины без ущерба для электропроводности. Создатели утверждают, что скрестить такую степень растяжимости и электропроводность в едином материале удалось впервые.
Желеобразные батарейки скомпонованы из гидрогелей — трёхмерных полимерных сеток, более чем на 60% насыщенных водой. Полимеры сохраняют целостность за счёт обратимых взаимодействий, контролирующих механические свойства желе.
Пригодность для имитации физических характеристик человеческих тканей делает гидрогели превосходными кандидатами для применения в мягкой робототехнике и биоэлектронике. Однако для использования таким образом они должны быть токопроводящими и эластичными.
Первый автор научного проекта Стивен О’Нил признался, что было непросто разработать материал, обладающий сразу и отличной растяжимостью, и электропроводностью. Ранее эти два свойства считались противоположностями, так как проводимость имела склонность уменьшаться, когда материал растягивали.
Обычно гидрогели изготавливают из полимеров с нейтральным зарядом, добавил соавтор изобретения Джейд Маккьюн. Но они могут стать токопроводящими, если изменить солевую составляющую каждого геля, сделав липкой и спрессовав вместе несколько слоёв, дабы повысить энергетический потенциал.
В обычной электронике используются жёсткие детали с металлами, в которых носителями заряда служат электроны. А в изобретённых желеобразных батарейках для переноса заряда используются ионы, как в тканях электрических угрей.
Гидрогели накрепко пристают друг к другу за счёт обратимых связей между слоями с помощью похожих на наручники молекул-контейнеров, называемых кукурбитурилами. Прочная адгезия (прилипание) между слоями, обеспечиваемая такими молекулами, позволяет растягивать желеобразные батарейки без разрыва слоёв и не теряя электропроводности.
Руководивший исследованием профессор Орен Шерман объяснил, что свойства желеобразных батареек — мягкость и адаптируемость — делают их интересными для применения в медицинских имплантатах в будущем. То есть можно отрегулировать механические показатели гидрогелей так, чтобы они соответствовали тканям человека. Не содержащий жёстких металлов гидрогелевый имплантат с гораздо меньшей вероятностью будет отторгнут организмом и едва ли вызовет рубцевание тканей.
Наряду со своей мягкостью гидрогели также очень прочны. Они успешно переносят раздавливание без необратимой потери своей первоначальной формы и могут восстанавливаться после приложенного к ним усилия.
Теперь авторы упругих батареек-тянучек планируют протестировать гидрогели на подопытных животных, чтобы оценить пригодность разработки для медицины.
- Дмитрий Ладыгин
- science.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
![Западная Европа и США готовятся к худшему Западная Европа и США готовятся к худшему](/uploads/mini/shortstory/c1e/63452ff84713a553fcb2c4b14eb54.jpg)
Западная Европа и США готовятся к худшему
Новая угроза ожидается из Латинской Америки....
![NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли](/uploads/mini/shortstory/63f/993f5cca125710bd5e7998c3c423d.jpg)
NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли
Оно уникально, и, похоже, благодаря нему на планете… появилась жизнь....
![Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана](/uploads/mini/shortstory/b16/5cda8ba33085ef44bb4cc9b986200.jpg)
Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана
Финские ученые уверены в этом на 100%....
![Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает](/uploads/mini/shortstory/124/739e8816037bad0a313bd7f3476af.jpg)
Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает
NASA придумывает объяснения, а бывший командир МКС говорит, что это не к добру....
![«Титаник» разваливается прямо на глазах «Титаник» разваливается прямо на глазах](/uploads/mini/shortstory/8a2/1d2eb1dfde31d5f5369b4d0d48d62.jpg)
«Титаник» разваливается прямо на глазах
Кто же ускоряет гибель легендарного корабля: люди или природа?...
![Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код](/uploads/mini/shortstory/1be/9b06786bac11541ae0e4d76991468.jpg)
Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код
Ученые говорят: ничего страшного. Но так ли это на самом деле?...
![Форресты Гампы отменяются Форресты Гампы отменяются](/uploads/mini/shortstory/1f0/4b4ba26a87069298154cbaaf7521f.jpg)
Форресты Гампы отменяются
Американские ученые «взломали» код аутизма....
![Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским](/uploads/mini/shortstory/b9b/6c5a16607870dcee7ded870025f56.jpg)
Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским
Никто не ожидал, что сокровище прибыло из столь отдаленных мест....
![Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов](/uploads/mini/shortstory/e7b/f7bb936b1fafeefb602fbc6b7740b.jpg)
Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов
Главное случается ночью....
![Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее](/uploads/mini/shortstory/0f3/39f1637a6f4b732bda029be4a1ff5.jpg)
Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее
Открытие ускорит проверку улик....
![Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни](/uploads/mini/shortstory/fa6/3b50ed6fd66775e77a87003ce5250.jpg)
Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни
Экологи бьют тревогу и массово рассылают методички населению....
![Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию](/uploads/mini/shortstory/83d/c7e5e8717f2100b5313e052890584.jpg)
Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию
Свежие снимки рябой планеты удалось сделать благодаря возникшим в полёте неполадкам....
![Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta](/uploads/mini/shortstory/1b0/526e645ecf476da55256bb5a433aa.jpg)
Компания 1X анонсировала повседневного помощника — гуманоидного робота NEO Beta
Похожий на человека механический слуга умеет ходить, бегать и подниматься по лестнице....
![Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре](/uploads/mini/shortstory/11b/f9e2330b21c4d24c2519784700a4f.jpg)
Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре
Имитируя природу, бетон можно уложить так, чтобы повысить прочность на 63%....
![Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга](/uploads/mini/shortstory/152/0835ee76c49c6c0c1dcc9ac68693a.jpg)
Учёные не нашли связи между мобильными телефонами и раком мозга
В общем, болтай часами — не хочу....