En 1799, el físico italiano Alessandro Volt quedó fascinado por el 'Volt Heap', que estaba hecho de zinc y cobre apilados en armas. Los dos estaban separados por salmuera. Este 'Volt Heap' es el mundo. El primer tipo de célula electroquímica, pero la base de diseño de Volta proviene de lo más antiguo: el cuerpo eléctrico.
La anguila eléctrica es un tipo de pez de agua dulce que puede descargarse a través del tejido muscular especializado. Su longitud corporal puede alcanzar hasta dos metros, y la longitud de los órganos de descarga puede alcanzar hasta el 80% de la longitud del cuerpo. Hay miles de órganos de descarga. Células musculares especializadas, llamadas "cuerpos de descarga". Cada cuerpo de descarga produce solo un pequeño voltaje, pero cuando se juntan miles de cuerpos de descarga, pueden generar hasta 600 voltios, suficiente para derribar a una persona, o incluso Un caballo. El mecanismo de descarga eléctrica le dio a Volta la inspiración para la batería de inventos, convirtiéndolo en una celebridad del siglo XIX.
Dos siglos después, la batería se ha convertido en nuestras necesidades diarias. Pero incluso ahora, la anguila eléctrica sigue siendo una fuente de inspiración para los científicos de la Universidad de Friburgo en Suiza, dirigido por el equipo de investigación de Michael Meyer inventó una imitación anguila eléctrica nuevo órgano de descarga de batería flexible. tal batería por una serie de bloques de diferentes colores de composición de gel, como un cuerpo de descarga dispuesto en la anguila eléctrica, siempre. Si desea iniciar la batería, sólo tendrá que estas piezas de gel apiladas.
A diferencia de las baterías convencionales, este nuevo tipo de batería es muy flexible y flexible, y puede usarse en robots de cuerpo blando de próxima generación. Además, dado que los materiales utilizados en las baterías son compatibles con nuestros cuerpos, es posible promover el desarrollo de marcapasos de última generación. Y el potencial de los implantes médicos Imagine las lentes de contacto que pueden generar electricidad o los marcapasos que pueden correr con líquidos y sal en nuestro cuerpo. Todos estos productos pueden estar inspirados por la electricidad.
Para desarrollar esta batería distintiva, los miembros del equipo de investigación Tom Schroder y Anne Guha comenzaron a comprender el principio de funcionamiento del cuerpo de descarga eléctrica. Estas células están apiladas en tiras largas y hay un espacio lleno de líquido entre ellas. - Es como apilar panqueques con miel o jarabe. Cuando el hervidor eléctrico está en reposo, cada cuerpo de descarga bombea iones positivos desde la parte frontal y posterior, produciendo dos voltajes opuestos que se anulan mutuamente.
Sin embargo, cuando sea necesario, el cuerpo de nuevo se activará sobre descarga, la bomba comienza iones positivos en la dirección opuesta, formando una tensión minutos toda la célula. El punto es que todo el miembro de descarga se puede activar al mismo tiempo, que son capaces de añadir pequeño voltaje tener una potencia fuerte. es como si la cola de la anguila eléctrica tiene miles de tales células, en el que el punto medio a la dirección 'equivocado', la anguila eléctrica pero siempre se pueden ajustar a la dirección 'derecho', de modo que estén alineados y se descargan Este nivel de especialización es simplemente increíble.
Después de Schroeder y sus colegas comenzaron a pensar en una réplica de todo el órgano de descarga en el laboratorio, pero pronto se dieron cuenta que era demasiado complicado, que consideran muchas películas apiladas, imitando la forma de un cuerpo de descarga de pila - Sin embargo, los materiales de membrana fina son difíciles de operar en miles de órdenes de magnitud. Si una membrana se rompe, la célula completa fallará.
Finalmente, los investigadores eligieron una solución más simple, usando un bloque de gel relleno entre dos sustratos separados. El gel rojo contiene agua salada y el gel azul contiene agua dulce. Los iones fluirán desde el gel rojo al gel azul. Goma, pero debido a la separación de los sustratos, tal flujo no puede ocurrir. Al mismo tiempo, geles verdes y amarillos están dispuestos en el otro sustrato correspondiente a este sustrato, ya que unen el espacio entre los geles azul y rojo. Puede proporcionar un canal para el movimiento de iones.
El tacto de este diseño es que el bloque de gel verde solo permite que pasen los iones positivos, mientras que el bloque de gel amarillo permite que solo pasen los iones negativos. Esto significa que los iones positivos solo pueden fluir al gel azul desde un lado y solo a los negativos. El otro lado entra pulg Esto crea un voltaje en el gel azul, al igual que un cuerpo de descarga eléctrica. Además, al igual que la descarga de un cuerpo de descarga eléctrica cooperativa, cada bloque de gel produce solo un pequeño voltaje, pero miles Cuando los bloques de gel están dispuestos en una fila, pueden generar hasta 110 voltios.
El cuerpo de descarga de la batería solo se descargará después de recibir señales del sistema nervioso, pero en el diseño de Schroeder et al., La activación de la descarga de gel es mucho más simple: solo debe presionar los dos grupos de presión de gel Ven juntos.
Si estos geles se colocan en un sustrato grande, serán muy difíciles de usar. Para resolver este problema, el ingeniero Max Stein de la Universidad de Michigan presentó una solución inteligente: origami. Se usa de forma similar al plegado de paneles solares. En el método especial de plegado del satélite, diseñó una placa plegable que permite que los geles entren en contacto en el orden correcto, el color correcto, para que el equipo de investigación pueda hacer la misma potencia en un espacio mucho más pequeño. La batería ocupa muy poco espacio. , Solo las lentes de contacto son tan grandes, tal vez un día puedas lograr aplicaciones ponibles.
Actualmente, estas baterías también requieren una carga activa. Una vez activadas, pueden proporcionar varias horas de energía hasta que los niveles de iones entre los diferentes geles alcancen el equilibrio. En este punto, necesitan recargarse, y la corriente se usa para devolver el gel a una gran cantidad de sal y sal Estados alternativos bajos en sal. Sin embargo, Schroeder señaló que nuestros cuerpos pueden complementar continuamente los fluidos corporales con diferentes concentraciones de iones y que algún día podremos usarlos para desarrollar baterías.
En esencia, esto acercará el cuerpo humano a la electricidad. Aunque la posibilidad de electroporación de otras personas es baja, usar el gradiente de iones en nuestro cuerpo puede proporcionar energía para algunos implantes médicos de pequeño tamaño. Por supuesto, todavía hay un largo camino por recorrer para lograr este objetivo.
