در سال 1799، علساندرو وودافون، فیزیکدان ایتالیایی، تحت تأثیر «ولت هپ» قرار گرفت که از روی و مس ساخته شده روی اسلحه ساخته شده بود و این دو با آب نمک جدا شده بودند. این «وودر» جهان است اولین نوع سلول الکتروشیمیایی، اما اساس طراحی Volta از چیز قدیمی تر - بدن الکتریکی می آید.
قورباغه الکلی نوعی از ماهی های آب شیرین است که می تواند با استفاده از بافت های ماهیچه های ویژه تخلیه شود. طول بدن آنها می تواند تا دو متر برسد و طول اندام های تخلیه می تواند تا 80٪ طول بدن به وجود آید. هزاران ارگان تخلیه وجود دارد. هر یک از بدن تخلیه ولتاژ کوچک را تولید می کند، اما هنگامی که هزاران بدن تخلیه با هم قرار می گیرند، می توانند تا 600 ولت تولید کنند، به اندازه کافی برای دست کشیدن فرد و حتی یک اسب. مکانیسم تخلیه الکتریکی Volta الهام بخش برای اختراع باتری بود، و او را مشهور قرن نوزدهم قرار داد.
دو قرن بعد، باتری تبدیل شده است نیازهای روزانه ما است. اما حتی در حال حاضر، مارماهی الکتریکی هنوز هم الهام بخش دانشمندان در دانشگاه فریبورگ در سوئیس، توسط تیم تحقیقاتی مایکل مایر منجر اختراع تقلید مارماهی الکتریکی جدید انعطاف پذیر ارگان تخلیه باتری. مانند یک باتری توسط تعدادی از بلوک های رنگ های مختلف ترکیب ژل، مانند یک بدن تخلیه مرتب در مارماهی الکتریکی به عنوان طولانی است. اگر می خواهید برای شروع باتری، شما تنها نیاز به این قطعه ژل انباشته.
مختلف از باتری سنتی، این باتری جدید بسیار نرم، انعطاف پذیر، و شاید در نسل بعدی از ربات های نرم افزار استفاده می شود. علاوه بر این، از آنجا که باتری و مواد مورد استفاده می تواند سازگار با بدن ما، و در نتیجه ترویج توسعه نسل بعدی از ضربان ساز قلب، دست و پای مصنوعی و بالقوه برای ایمپلنتهای پزشکی. تصور کنید که تولید برق از تماس با لنز، یا می تواند ما را در مایعات بدن و عملیات ضربان ساز نمک، شاید با تمام این محصولات با الهام تکیه می کنند از مارماهی الکتریکی آمده است.
به منظور توسعه این باتری منحصر به فرد، تام شرودر از اعضای تیم تحقیق و آن گوها شروع در درک عمیق از چگونگی برق مارماهی بدن تخلیه. این سلول ها در یک نوار طولانی انباشته است، یک فضای پر از مایع بین یکدیگر وجود دارد - اعمال پیتزا به عنوان عسل و شربت هایی که بقیه مارماهی الکتریکی تاشو، هر یک از جلو و عقب تخلیه از تجربه پمپ یک یون مثبت، تولید دو ولتاژ مخالف به یکدیگر می تواند لغو شود.
با این حال، زمانی که مورد نیاز، بدن تماس خواهد بیش از ترشحات روشن، پمپ شروع می شود یون های مثبت در جهت مخالف، تشکیل یک ولتاژ دقیقه در سراسر سلول است. نکته این است که همه اعضای تخلیه را می توان در همان زمان تبدیل شده، آنها قادر به اضافه کردن ولتاژ کوچک یک قدرت قوی. این است که اگر دم از مارماهی الکتریکی هزاران نفر از جمله سلول های، که در آن نقطه نیمه به جهت "غلط"، مارماهی الکتریکی اما آنها همیشه می تواند به جهت "حق" تنظیم می شود، به طوری که آنها تراز وسط قرار دارد و تخلیه چنین درجه ای از تخصص به سادگی غیر قابل تصور است.
Schroeder و همکارانش در ابتدا می خواستند تمام ارگان ترخیص کننده را در آزمایشگاه تقلید کنند، اما آنها به سرعت متوجه شدند که این بسیار پیچیده است. پس از آن، آنها همچنین در غلظت بسیاری از غشاها به شکل تقسیم بدن تخلیه تقلید کردند - با این حال، مواد غشایی خوب برای هزاران مرتبه به کار میروند. اگر یک غشاء شکسته شود، کل سلول شکست خواهد خورد.
در نهایت، محققان یک راه حل ساده را انتخاب کردند، با استفاده از یک بلوک ژل پر شده بین دو زمینه جداگانه. ژل قرمز حاوی آب نمک است و ژل آبی دارای آب شیرین است. یون ها از ژل قرمز به ژل آبی جریان می یابند. آدامس، اما به علت فاصله بین بسترها، چنین جریانی نمیتواند اتفاق بیفتد. در عین حال، ژلهای سبز و زرد بر روی بستر دیگر مربوط به این بستر قرار می گیرند، زیرا فاصله بین ژل های آبی و قرمز را پر می کنند. می تواند یک کانال برای حرکت یون را فراهم کند.
با توجه به این طراحی، بلوک ژل تنها سبب می شود تا یون های مثبت منتقل شوند، در حالی که بلوک ژل زرد اجازه می دهد تا تنها یون های منفی عبور کنند. این بدان معنی است که یون های مثبت تنها می توانند به یک ژل آبی از یک طرف و یون های منفی از طرف دیگر جریان دارد. این باعث ایجاد ولتاژ بر روی ژل آبی می شود، مثل یک بدن تخلیه. علاوه بر این، درست مانند تخلیه بدن تخلیه "تعاونی"، هر بلوک ژل می تواند تنها یک ولتاژ جزئی تولید کند، اما هزاران هنگامی که بلوک ژل در یک ردیف مرتب شده اند، می توانند تا 110 ولت تولید کنند.
تخلیه الکتریکی تنها پس از دریافت سیگنال از سیستم عصبی تنها تخلیه می شود، اما در طراحی Schroeder و همکاران، راه اندازی تخلیه ژل بسیار ساده تر است - شما فقط باید دو گروه ژل را فشار دهید. بیا با هم
اگر این ژل ها روی یک بستر بزرگ قرار می گیرند، برای استفاده از آنها بسیار مشکل خواهد بود. برای حل این مشکل، مهندس میشیگان، مکس استین، یک راه حل هوشمندانه - اریگامی را ارائه کرد. از شبیه به همپوشانی پانل های خورشیدی استفاده کنید. به روش ویژه کشویی ماهواره، او یک صفحه ی تاشو را طراحی کرد که به ژل ها اجازه می داد تا در رنگ صحیح با رنگ صحیح تماس بگیرند، به طوری که تیم تحقیقاتی می توانست در یک فضای بسیار کوچک یکسان عمل کند. فقط لنزهای تماسی بسیار بزرگ هستند، شاید یک روز شما می توانید برنامه های پوشیدنی را بدست آورید.
این سلول نیز در حال حاضر نیاز به شارژ فعال است. هنگامی که فعال، می توانند از چند ساعت انرژی الکتریکی، سطح یون بین ژل های مختلف را فراهم تا رسیدن به تعادل در این مرحله شما نیاز به شارژ با ژل فعلی به بالای نمک بازگشت و نمک متناوب دولت مرتب شده اند. با این حال، شرودر اشاره کرد که بدن ما می تواند همچنان به اضافه کردن مخزن سیال حاوی غلظتهای مختلف یون، یک روز ممکن است قادر به استفاده از این به توسعه باتری های ذخیره سازی است.
در واقع، این باعث می شود که بدن انسان می شود به مارماهی الکتریکی نزدیک تر است. اگر چه امکان شخص دیگری قدرت پایین کم است، اما استفاده از بدن ما یون شیب، ممکن است قادر به عرضه برخی از حجم کوچک ایمپلنت های پزشکی البته، هنوز راه زیادی برای رسیدن به این هدف وجود دارد.
