Более двухсот лет назад итальянский физик Вольт был вдохновлен структурой тела электрического угря и изобрел самую раннюю батарею - батарею вольта. В наши дни, после того, как люди изучили принцип разряда электрического угря, они разработали программную батарею «Эта« мягкая батарея »мягкая и гибкая и может использоваться в следующих поколениях программных роботов и кардиостимуляторов.
Новая «программная батарея» была разработана исследовательской группой из Университета Фрибурга, Швейцария, Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Соединенных Штатах. Соответствующие научные статьи были опубликованы 13 декабря в международном академическом журнале Nature.
Более ранние научные исследования показали, что электрический угорь может вырабатывать электроэнергию через органы генерации энергии, на ее органы генерации энергии приходится 80% своего тела длиной в два метра. Электронный хвост с обеих сторон мышцы благодаря регулярному размещению 6000-10000 кусочков мышц, Отделяется соединительной тканью между листами и многими нервами через центральную нервную систему. Голова положительная, хвост отрицательный, каждый лист мышц, такой как небольшая батарея, может производить около 150 милливольт напряжения. Но тысячи " Маленькая батарея ", разрядное напряжение может достигать 600-800 вольт, достаточное для электроколеса одного человека или даже лошади.
Команда Майкла Майера в Институте Адольфа Меркле Университета Фриуля имитирует электрогенерирующие органы электрических угрей, которые содержат длинные гель-пятна разных цветов , Так же как электрические ячейки электрического угря. Чтобы открыть аккумулятор, просто нажмите на гель вместе. В отличие от традиционных батарей эта батарея мягкая и гибкая и может использоваться в следующих поколениях мягких роботов. Ожидается, что человеческий организм, эта батарея будет использоваться для создания кардиостимуляторов следующего поколения.
Чтобы развить эту необычную батарею, Томас Б. Х. Шредер и Анирван Гуха, члены исследовательской группы, начали широко освещать принцип разряда электрических угрей, уложенных в длинные полоски, заполненные жидкостью. Это как блин, покрытый медом или сиропом, который затем опрокинулся.
Когда электрический угорь находится в состоянии покоя, каждая генерирующая ячейка переносит катионы со спины и спереди, создавая два противоположных тока, которые отменяют друг друга, но когда электрическому угрются электричество, задняя часть ячейки перевернется, Передача катиона в противоположном направлении приведет к возникновению напряжения. Ключ заключается в том, что когда каждая электрическая ячейка выполняет эту операцию в одно и то же время, напряжение, которое складывается, чрезвычайно велико. Это похоже на то, что тысячи в хвосте электрического угря Маленькие батареи, половина из них в противоположном направлении, но их можно перевернуть так, чтобы они все были в очереди, чтобы создать напряжение. «Уровень знаний просто потрясающий», - сказал Шредер.
Поэтому Шредер и его коллеги впервые подумали о том, чтобы перестроить подобные лаборатории в лаборатории, но вскоре поняли, что это слишком сложно, а затем они подумали о том, чтобы создать много клеточных мембран, чтобы имитировать кучу силовых ячеек, но Эти материалы нельзя манипулировать в больших количествах, потому что если кто-то сломается, вся система будет закрыта ». Шредер сказал:« Существует проблема с рождественскими огнями, то есть одна лампочка сломана, и ни одна из других ламп не горит.
Наконец, он и Гуха выбрали более простой блок, который включал установку пакетов геля на две отдельные пластины. Посмотрите на нижнюю пластину на рисунке ниже. Красный гель содержит физиологический раствор, синий с пресной водой, Ионы могут течь из красного геля в синий гель, но ионы не течет, потому что гель диспергируется. Когда зеленый и желтый гель на другой пластине соединяет щель между красными и синими гелями , Обеспечивает проход, через который могут проходить ионы.
Стоит отметить, что здесь есть умный дизайн: зеленый гель-блок позволяет только прохождение катионов, желтый позволяет только прохождение анионов, а это означает, что катионы могут течь только в синий гель с одной стороны, анионы течет с другой стороны, На синем геле генерируется напряжение, равно как и силовые элементы, и каждый блок геля производит небольшое напряжение, но тысячи гелевых блоков выстраиваются в линию, чтобы произвести 110 вольт.
После сигналов электрических угловых нейронов генерирующие клетки электрического угря начинают разряжаться, а в дизайне геля Шредера триггер намного проще, просто сжимая гель вместе.
Тем не менее, громоздко переносить гели по сборке, но Макс Штейн, инженер из Мичиганского университета, представляет собой умное решение - оригами, которые, подобно сворачивающим солнечным панелям, используют специальный метод складывания Складывается, чтобы сложить листы так, чтобы правильные цветные контакты были в правильном порядке, так что вся батарея занимает гораздо меньше места, размер только контактных линз такой большой, может быть, один день может надеть на тело.
Но на данный момент эта батарея должна иметь функцию зарядки, так как батарея, когда она активирована, может подавать несколько часов, тогда ионы в геле будут сбалансированы, батарея не будет электричества, когда необходимо передать батарею При включении геля возвращается к высокосолености и выравниванию с низкой соленостью, и Шредер сказал, что тело будет постоянно пополнять жидкости с различным ионным содержимым, воображая, что в один прекрасный день можно будет использовать жидкости для изготовления батарей.
Кен Катания в Университете Вандербильта в Соединенных Штатах провел годы, изучая биологию электрических угрей, и сказал: «Я был удивлен, что электрический угорь может внести столь значительный вклад в научное сообщество, что он является одним из основных научных ценностей Очень хороший пример.
