Em 1799, o físico italiano Alessandro Vodafone ficou fascinado pelo "vod pile" de zinco e cobre empilhados em armas. Os dois foram separados por salmoura. Este "vodder" é o mundo O primeiro tipo de célula eletroquímica, mas a base de design da Volta vem da coisa mais antiga - o corpo elétrico.
A enguia elétrica é uma espécie de peixe de água doce que pode descarregar através de tecido muscular especializado. O comprimento do corpo pode atingir até dois metros e o comprimento dos órgãos de descarga pode atingir até 80% do comprimento do corpo. Existem milhares de órgãos de descarga. Células musculares especializadas, chamadas "corpos de descarga". Cada corpo de descarga produz apenas uma pequena tensão, mas quando milhares de corpos de descarga são montados, eles podem gerar até 600 volts, o suficiente para derrubar uma pessoa, ou mesmo Um cavalo. O mecanismo de descarga elétrica deu à Volta a inspiração para a bateria da invenção, tornando-se uma celebridade do século XIX.
Dois séculos depois, a bateria tornou-se as nossas necessidades diárias, mas até agora, o fogão elétrico ainda é cientista inspirador. Na Universidade de Friburgo na Suíça, a equipe de pesquisa liderada por Michael Meyer inventou uma espécie de dispositivo eletro-óptico. Um novo tipo de bateria flexível para órgãos de descarga. Este tipo de bateria consiste em blocos de gel de cores diferentes e está disposta em tiras como corpos de descarga elétrica. Se você deseja iniciar a bateria, você só precisa empilhar esses blocos de gel juntos.
Ao contrário das baterias convencionais, este novo tipo de bateria é muito flexível e flexível, e pode ser usado em robôs de corpo macio da próxima geração. Além disso, como os materiais utilizados nas baterias são compatíveis com nossos corpos, é possível promover o desenvolvimento de pacemakers de próxima geração, próteses. E o potencial dos implantes médicos. Imagine as lentes de contato que podem gerar eletricidade, ou marcapassos que podem funcionar com líquidos e sal em nosso corpo. Todos esses produtos podem ser inspirados pela eletricidade.
Para desenvolver esta bateria distintiva, os membros da equipe de pesquisa, Tom Schroder e Anne Guha, começaram a entender o princípio de funcionamento do corpo de descarga elétrica. Essas células são empilhadas em tiras longas e há intervalos cheios de líquido entre eles. - É como empilhar panquecas com mel ou xarope. Quando a chaleira elétrica está descansando, cada corpo de descarga bombeia íons positivos da frente e da parte traseira, produzindo duas tensões opostas que se cancelam.
No entanto, quando necessário, o lado traseiro do corpo de descarga irá virar e os íons positivos serão bombeados na direção oposta para formar uma pequena tensão em toda a célula. O ponto chave é que todos os corpos de descarga podem ser girados ao mesmo tempo e suas pequenas tensões podem ser adicionadas. Produz energia elétrica poderosa. É como se houvesse milhares de baterias desse tipo na cauda do pólo elétrico. Metade deles está na direção errada, mas os pólos elétricos podem ajustá-los na direção certa a qualquer momento, alinhando-os e descarregando-os. Este nível de especialização é simplesmente incrível.
Schroeder e seus colegas inicialmente queriam imitar todo o órgão de descarga no laboratório, mas rapidamente perceberam que isso era muito complicado. Em seguida, consideraram empilhar muitas membranas para imitar a forma de empilhamento do corpo de descarga - No entanto, materiais de membrana fina são difíceis de operar em milhares de ordens de grandeza. Se uma membrana se rompe, a célula inteira falhará.
Eventualmente, os pesquisadores escolheram uma solução mais simples, usando uma massa de gel preenchida entre dois substratos separados. O gel vermelho contém água salgada, enquanto o gel azul contém água fresca. Os íons fluem originalmente do gel vermelho para a coagulação azul. Gum, mas devido ao espaçamento dos substratos, esse fluxo não pode ocorrer. Ao mesmo tempo, os géis verdes e amarelos estão dispostos sobre o outro substrato correspondente a este substrato, ao superar o espaço entre os géis azul e vermelho. Pode fornecer um canal para o movimento de íons.
O tato deste design é que o bloco de gel verde só permite que os íons positivos passem, enquanto o bloco de gel amarelo permite que apenas os íons negativos passem. Isso significa que os íons positivos só podem fluir para o gel azul de um lado e os íons negativos apenas de O outro lado flui dentro. Isso cria uma tensão no gel azul, assim como um corpo de descarga. Além disso, assim como a descarga de um corpo de descarga "cooperativo", cada bloco de gel pode produzir apenas uma ligeira tensão, mas milhares Quando os blocos de gel são dispostos em uma linha, eles podem gerar até 110 volts.
As descargas elétricas só serão descarregadas após receber sinais do sistema nervoso, mas no desenho de Schroder et al., O desencadeamento da descarga de gel é muito mais simples - você só precisa pressionar dois grupos de géis Venha junto.
Se esses géis são colocados em um grande substrato, eles serão muito problemáticos de usar. Para resolver esse problema, o engenheiro da Universidade de Michigan, Max Stein, apresentou uma solução inteligente - origami. Uso semelhante ao dobramento de painéis solares. No método de dobragem especial do satélite, ele projetou uma placa dobrável que permite que os géis entrem em contato com a ordem correta, a cor correta, para que a equipe de pesquisa possa fazer o mesmo poder em um espaço muito menor. O espaço da bateria é muito pequeno , Somente as lentes de contato são tão grandes, talvez um dia você possa conseguir aplicativos wearable.
As baterias atuais também exigem o carregamento ativo. Uma vez ativadas, elas podem fornecer várias horas de energia elétrica até que os níveis de íons entre os diferentes géis alcancem o equilíbrio. Neste ponto, eles precisam ser recarregados e o gel é retornado com alto teor de sal com a corrente. Estados alternativos de baixo teor de sal. No entanto, Schroeder observou que nossos corpos podem suplementar continuamente os fluidos corporais com diferentes concentrações de íons e um dia podem usar essas reservas para desenvolver as baterias.
Em essência, isto trará o corpo humano mais próximo da eletricidade. Embora a possibilidade de eletroporação de outras pessoas seja baixa, o uso do gradiente de íons em nosso corpo pode fornecer energia para alguns implantes médicos de pequeno porte. Claro, ainda há um longo caminho a percorrer para alcançar esse objetivo.
