Nel 1799, il fisico italiano Alessandro Vodafone fu affascinato dal "mucchio di vodero" di zinco e rame accatastati nelle braccia, separati dalla salamoia.Questo "vodder" è il mondo Il primo tipo di cella elettrochimica, ma le basi progettuali di Volta provengono dalla cosa più antica: il corpo elettrico.
L'anguilla elettrica è un tessuto muscolare pesci d'acqua dolce dalla scarica specializzata. La loro lunghezza può raggiungere i due metri, mentre la lunghezza è fino a l'organo di scarico 80% della lunghezza del corpo. Migliaia di organi nello scarico cellule muscolari specializzate, denominato 'corpo scarico'. ciascun membro scarico possono produrre solo una bassa tensione, ma migliaia elettrizzante corpo insieme, possono produrre fino a 600 volt, sufficiente ad abbattere una persona, o addirittura un meccanismo di scarico cavallo anguilla elettrica ha ispirato l'invenzione della batteria voltaica, così ha chiamato una celebrità 19 ° secolo.
Due secoli dopo, la batteria è diventata la nostra necessità quotidiana, ma anche ora i piatti elettrici sono ancora degli stimolanti scienziati: all'università di Friburgo, in Svizzera, il team di ricerca guidato da Michael Mayer ha inventato un tipo di scossa elettrica. Un nuovo tipo di batteria flessibile per gli organi di scarico Questo tipo di batteria è costituita da blocchi di gel di diversi colori e disposti in strisce come i corpi di scarica elettrica.Se si desidera avviare la batteria, è sufficiente accatastare questi blocchi di gel.
A differenza delle batterie convenzionali, questo nuovo tipo di batteria è molto flessibile e flessibile e può essere utilizzato nei robot soft body di prossima generazione, inoltre, poiché i materiali utilizzati nelle batterie sono compatibili con i nostri corpi, possono promuovere lo sviluppo di pacemaker di prossima generazione, protesi. E il potenziale delle protesi mediche Immaginate lenti a contatto in grado di generare elettricità o pacemaker che possono funzionare con liquidi e sale nel nostro corpo.Tutti questi prodotti possono essere ispirati dall'elettricità.
Per sviluppare questa batteria distintiva, i membri del team di ricerca Tom Schroder e Anne Guhaha hanno iniziato a capire il principio di funzionamento del corpo di scarica elettrica, le quali sono impilate in lunghe strisce con spazi pieni di liquido tra di loro. - È come impilare frittelle con miele o sciroppo.Quando il bollitore elettrico è a riposo, ogni corpo di scarico pompa ioni positivi dalla parte anteriore e posteriore, producendo due tensioni opposte che si annullano a vicenda.
Tuttavia, quando necessario, il lato posteriore del corpo di scarico si capovolge e gli ioni positivi vengono pompati nella direzione opposta per formare una piccola tensione attraverso l'intera cella.Il punto chiave è che tutti i corpi di scarico possono essere ruotati contemporaneamente e le loro piccole tensioni possono essere sommate. Produce una potente energia elettrica: è come se ci fossero migliaia di tali batterie sulla coda del polo elettrico: metà di esse sono nella direzione sbagliata, ma i poli elettrici possono regolarle nella direzione giusta in qualsiasi momento, allineandole e scaricandole. Questo livello di specializzazione è semplicemente incredibile.
Inizialmente, Schroeder ei suoi colleghi volevano imitare l'intero organo di scarico in laboratorio, ma si resero presto conto che questo era troppo complicato e in seguito considerarono l'impilamento di molte membrane per imitare la forma di impilamento del corpo di scarica elettrica - Tuttavia, i materiali a membrana sottile sono difficili da utilizzare in migliaia di ordini di grandezza: se una membrana si rompe, l'intera cellula non funzionerà.
Infine, i ricercatori hanno scelto una soluzione più semplice, utilizzando un blocco di gel riempito tra due substrati separati: il gel rosso contiene acqua salata e il gel blu contiene acqua fresca, gli ioni passeranno dal gel rosso al gel blu. Gomma, ma a causa della spaziatura dei substrati, tale flusso non può verificarsi.Allo stesso tempo, gel verdi e gialli sono disposti sull'altro substrato corrispondente a questo substrato, in quanto colmare il divario tra i gel blu e rosso. Può fornire un canale per il movimento degli ioni.
Il tatto di questo design è che il blocco di gel verde consente solo agli ioni positivi di passare, mentre il blocco di gel giallo consente il passaggio solo degli ioni negativi. Ciò significa che gli ioni positivi possono fluire solo nel gel blu da un lato e gli ioni negativi solo da L'altro lato scorre dentro. Questo crea una tensione sul gel blu, proprio come un corpo di scarica elettrica.Inoltre, proprio come lo scarico di un corpo di scarico elettrico "cooperativo", ogni blocco di gel produce solo una piccola tensione, ma migliaia Quando i blocchi di gel sono disposti in fila, possono generare fino a 110 volt.
Le scariche elettriche si scaricano solo dopo aver ricevuto i segnali dal sistema nervoso, ma nel design di Schroder et al., L'attivazione della scarica del gel è molto più semplice - basta premere due gruppi di gel Vieni insieme.
Se questi gel sono posizionati su un substrato di grandi dimensioni, saranno molto difficili da usare.Per risolvere questo problema, l'ingegnere dell'Università del Michigan Max Stein ha proposto una soluzione intelligente, l'origami, che si usa in modo simile al piegamento dei pannelli solari. Nello speciale metodo di piegatura del satellite, ha progettato una placca pieghevole che consente ai gel di entrare in contatto nell'ordine corretto, il colore giusto, in modo che il gruppo di ricerca possa produrre la stessa potenza in uno spazio molto più piccolo.La batteria occupa pochissimo spazio. , Solo le lenti a contatto sono così grandi, forse un giorno è possibile ottenere applicazioni indossabili.
Al momento, tali batterie richiedono anche una carica attiva: una volta attivate, possono fornire diverse ore di energia elettrica fino a quando i livelli di ioni tra diversi gel raggiungono l'equilibrio, a questo punto devono essere ricaricati e il gel restituito ad alto contenuto di sale. Stati alternati a basso contenuto di sale, tuttavia, Schroeder ha sottolineato che il nostro corpo può continuamente integrare i fluidi corporei con diverse concentrazioni di ioni, e un giorno potremmo essere in grado di utilizzare queste riserve per sviluppare le batterie.
In sostanza, questo porterà il corpo umano più vicino all'elettricità.Anche se la possibilità di elettroporazione di altre persone è bassa, l'uso del gradiente di ioni nel nostro corpo può fornire energia per alcuni impianti medici di piccole dimensioni. Certo, c'è ancora molta strada da fare per raggiungere questo obiettivo.
