En 1799, le physicien italien Alessandro Vodafone était fasciné par le «Volt Heap», composé de zinc et de cuivre empilés les uns sur les autres, séparés l'un de l'autre par de la saumure. Le premier type de cellule électrochimique, mais la base de conception de Volta vient de la chose la plus ancienne - le corps électrique.
L'anguille électrique est une sorte de poisson d'eau douce qui peut se décharger à travers des tissus musculaires spécialisés, dont la longueur peut atteindre deux mètres et la longueur des organes de décharge jusqu'à 80% de la longueur du corps. Cellules musculaires spécialisées, appelées «corps de décharge» Chaque corps de décharge ne produit qu'une faible tension, mais lorsque des milliers de corps de décharge sont assemblés, ils peuvent générer jusqu'à 600 volts, assez pour faire tomber une personne, ou même Un cheval Le mécanisme de décharge électrique a donné à Volta l'inspiration pour la batterie de l'invention, faisant de lui une célébrité du 19ème siècle.
Après deux siècles, la batterie est devenue notre quotidien ... Mais aujourd'hui encore, les cymbales électriques continuent d'inspirer les scientifiques: à l'Université de Fribourg en Suisse, l'équipe de recherche dirigée par Michael Meyer a inventé une sorte de dispositif électro-optique. Un nouveau type de batterie flexible pour les organes de décharge Ce type de batterie se compose de blocs de gel de différentes couleurs et est agencé en bandes comme les corps de décharge électrique.Si vous voulez démarrer la batterie, il suffit d'empiler ces blocs de gel.
Contrairement aux batteries conventionnelles, ce nouveau type de batterie est très flexible et flexible, il peut être utilisé dans les robots à corps mou de dernière génération et, comme les matériaux utilisés dans les batteries sont compatibles avec notre corps, favoriser le développement de stimulateurs cardiaques de nouvelle génération. Et le potentiel des implants médicaux Imaginez des lentilles de contact qui peuvent générer de l'électricité, ou des stimulateurs cardiaques qui peuvent fonctionner avec des liquides et du sel dans notre corps.Tous ces produits peuvent être inspirés par l'électricité.
Afin de développer cette batterie distinctive, les membres de l'équipe de recherche Tom Schroder et Anne Guha ont commencé à comprendre le principe de fonctionnement du corps de décharge électrique: ces cellules sont empilées en longues bandes et il y a un espace rempli de liquide entre elles. - C'est comme empiler des crêpes avec du miel ou du sirop Quand la bouilloire électrique se repose, chaque corps de décharge pompe des ions positifs de l'avant et de l'arrière, produisant deux tensions opposées qui s'annulent l'une l'autre.
Cependant, en cas de besoin, le corps en arrière sera retourné décharge, la pompe commence des ions positifs dans le sens opposé, formant une tension de minutes tout au long de la cellule. Le point est que tout l'organe de décharge peut être tourné en même temps, ils sont en mesure d'ajouter de petites tension avoir une forte puissance. Il se passe comme si la queue de l'anguille électrique a des milliers de telles cellules, dans lequel le point de moitié à la direction « faux », l'anguille électrique, mais ils peuvent toujours être ajustées à la direction « droit », de sorte qu'ils sont alignés et déchargés un tel degré de spécialisation est tout simplement inconcevable.
Schroeder et ses collègues ont d'abord voulu imiter tout l'organe de décharge dans le laboratoire, mais ils ont vite compris que c'était trop compliqué, ensuite ils ont envisagé d'empiler de nombreuses membranes pour imiter la forme d'empilement du corps de décharge électrique. Cependant, les matériaux à membrane fine sont difficiles à utiliser dans des milliers d'ordres de grandeur.Si une rupture de membrane, la cellule entière échouera.
Enfin, les chercheurs ont choisi une solution plus simple, en utilisant un bloc de gel rempli entre deux substrats distincts: le gel rouge contient de l'eau salée et le gel bleu contient de l'eau fraîche, les ions passent du gel rouge au gel bleu. Gomme, mais en raison de l'espacement des substrats, un tel écoulement ne peut pas se produire.Dans le même temps, des gels verts et jaunes sont disposés sur un autre substrat correspondant à ce substrat, car ils comblent l'écart entre les gels bleu et rouge. Peut fournir un canal pour le mouvement des ions.
Le bloc de gel vert ne laisse passer que les ions positifs, tandis que le bloc de gel jaune ne laisse passer que les ions négatifs, ce qui signifie que les ions positifs ne peuvent s'écouler que d'un côté et les ions négatifs L'autre côté s'écoule. Cela crée une tension sur le gel bleu, tout comme un corps de décharge.En outre, tout comme la décharge d'un corps de décharge «coopératif», chaque bloc de gel peut produire seulement une légère tension, mais des milliers Lorsque les blocs de gel sont disposés en ligne, ils peuvent générer jusqu'à 110 volts.
Les décharges électriques se déchargeront seulement après avoir reçu des signaux du système nerveux, mais dans la conception de Schroder et al., Le déclenchement de la décharge de gel est beaucoup plus simple - il suffit de presser deux groupes de gels Venez ensemble.
Si ces gels sont placés sur un grand substrat, ils seront très difficiles à utiliser.Pour résoudre ce problème, l'ingénieur de l'Université du Michigan, Max Stein, a proposé une solution astucieuse: l'origami, similaire au pliage de panneaux solaires. Dans la méthode spéciale de pliage du satellite, il a conçu une plaque de pliage qui permet aux gels de se mettre en contact dans le bon ordre, avec la bonne couleur, afin que l'équipe de recherche puisse produire la même puissance dans un espace beaucoup plus petit. , Seules les lentilles de contact sont si grandes, peut-être un jour, vous pouvez réaliser des applications portables.
Actuellement, ces batteries nécessitent également une charge active.Une fois activées, elles peuvent fournir plusieurs heures d'énergie électrique jusqu'à ce que les niveaux d'ions entre les différents gels atteignent l'équilibre.A ce stade, ils doivent être rechargés et le gel est retourné à haute teneur en sel. Des états alternatifs à faible teneur en sel Cependant, Schroeder a souligné que notre corps peut continuellement compléter les fluides corporels avec différentes concentrations d'ions, et un jour nous pourrions être en mesure d'utiliser ces réserves pour développer des batteries.
Essentiellement, cela rapprochera le corps humain de l'électricité.Même si la possibilité d'électroporation d'autres personnes est faible, l'utilisation du gradient d'ions dans notre corps peut fournir de l'énergie pour certains implants médicaux de petite taille. Bien sûr, il reste encore un long chemin à parcourir pour atteindre cet objectif.
