Гидрогелевые аккумуляторы с гибкой структурой, имитирующие электрического угря, выдали рекорд мощности без использования токсичных материалов

Ученые (университет, Пенсильвания, США) нанесли слои из нескольких типов гидрогелей, в том числе из водонасыщенной проводящей материии, по уточненной схеме, имитирующей ионный процесс, который электрические угри используют для получения импульсов электричества.

Оптимизировав химсостав и геометрию гидрогеля, они добились более высокой плотности заряда, чем сообщалось ранее разработанных батарей в основе которых был гидрогель.

По словам ученого (Джозеф Наджем), «Электроциты у электрического угря — набор сверхтонких биологических клеток, способные выдавать сверх 600,0 В (Вольт) электрического напряжения за краткий промежуток времени. Эти элементы вырабатывают много энергии из небольших объемов». Более ранние устройства, основанные на технологии eel, производили ограниченную мощность и требовали механическую поддержку, чтобы функционировать.

Исследователи решили эту проблему, сделав свои гидрогели сверхтонкими, только 20,0 микрометров на слой, что позволяет получать больше энергии без использования опор извне. Используя технологию «spin coating/центрифугование», ученые нанесли 4 различных состава смеси гидрогеля на вращающуюся поверхность, получив ультратонкие и однородные слои.

Дор Тиллингер, кандидат наук и соавтор исследования, сказал: «Мы обнаружили, что использование тонкого гидрогеля естественным образом снижает внутреннее сопротивление материала, что увеличивает удельную мощность, которую мы можем выдавать».

Чтобы сделать тонкие слои устойчивыми, команда разработчиков настроила химический состав гидрогеля таким образом, чтобы сохранить механическую целостность и низкую электрическую сопротивляемость.

Полученные аккумуляторные ячейки имеют плотность в районе около 44,0 киловатт на кубический метр, чего будет достаточно, чтобы работали имплантированные датчики и контроллеры.

Источник: interestingengineering