Zainspirowani węgorzami elektrycznymi, naukowcy opracowują elastyczne i samoregenerujące się baterie.

Badacze z Uniwersytetu w Cambridge opracowali nowatorski typ baterii – miękki, rozciągliwy, a nawet samoczynnie regenerujący się – oferujący fascynujące możliwości dla technologii do noszenia, miękkiej robotyki, a nawet implantów medycznych. Ich wyniki zostały opublikowane 17 lipca w czasopiśmie Science Advances.

Zainspirowani zdolnością węgorza elektrycznego do generowania energii elektrycznej, zespół stworzył galaretowate baterie o warstwowej strukturze, która przewodzi prąd. Te „galaretowate baterie” mogą rozciągać się ponad dziesięciokrotnie swój pierwotny rozmiar bez utraty przewodnictwa.

Ta innowacja stanowi znaczący krok naprzód, ponieważ tradycyjnie wysoka przewodność i rozciągliwość były właściwościami przeciwnymi w materiałach.

Jednak badaczom udało się pokonać to wyzwanie, tworząc te baterie z hydrożeli, 3D sieci polimerów, które zawierają ponad 60% wody. Sekret tkwi w drobnych cząstkach zwanych cukurbiturilami, które działają jak molekularne kajdanki. Te kajdanki tworzą silne, odwracalne więzy między warstwami hydrożelu, pozwalając baterii na rozciąganie bez rozpadania się czy utraty zdolności do przewodzenia prądu.

Podczas gdy tradycyjna elektronika polega na sztywnych metalicznych materiałach z elektronami jako nośnikami ładunku, baterie żelowe wykorzystują jony do przenoszenia ładunku, podobnie jak węgorze elektryczne.

Dodatkowo, pomimo swojej miękkości, hydrożele są zaskakująco odporne. Mogą być zgniatane i wracać do swojego pierwotnego kształtu, a nawet samodzielnie się regenerować po uszkodzeniu.

Kluczową zaletą baterii żelowych jest ich miękka, podobna do tkanki struktura, co czyni je wyjątkowo obiecującymi dla przyszłych implantów w ciele człowieka. Profesor Oren Scherman, który kierował badaniami, wyjaśnia, „Możemy dostosować właściwości mechaniczne hydrożeli tak, aby pasowały do ludzkiej tkanki, […] Ponieważ nie zawierają one sztywnych elementów, takich jak metal, implant z hydrożelu miałby znacznie mniejsze prawdopodobieństwo odrzutu przez organizm lub powodowania tworzenia się bliznowca.”

Aby sprawdzić, czy te baterie żelowe naprawdę mogą spełnić swoje potencjalne możliwości w medycynie, badacze planują przeprowadzenie kolejnego etapu eksperymentów na żywych organizmach. Testy te będą polegać na umieszczaniu hydrożeli w żywych organizmach, aby ocenić ich bezpieczeństwo i skuteczność dla różnych zastosowań medycznych.