Дослідники з Університету Бінгемтона (США) презентували інноваційну електричну біобатарею, повністю розчинну після виконання своєї функції. Унікальна розробка ґрунтується на використанні пробіотичних бактерій та водорозчинного паперу, що дозволяє уникнути утворення токсичних відходів і відкриває нові можливості для екологічно безпечної електроніки.
Про це розповідає ProIT
Технологія біорезорбованої електроніки
Біобатарея створена на основі водорозчинного паперу, а її джерело живлення — пробіотики класу біологічної безпеки 1, які не становлять загрози для довкілля чи здоров’я людини. Пристрій здатен генерувати електричний струм упродовж 100 хвилин, після чого повністю розчиняється без залишення шкідливих речовин. Важливим є те, що батарею виготовили з використанням пробіотичної суміші з 15 штамів мікроорганізмів, а також електродів з різних матеріалів, чутливих до рівня pH.
«Транзієнтна електроніка може використовуватися в біомедичних та екологічних додатках, але вона повинна розпадатися біобезпечним чином. Ви не хочете мати токсичні залишки усередині вашого тіла. Цей тип пристроїв називається біорезорбованою електронікою. Для транзитивної або біорезорбованої електроніки ключовою проблемою є джерело живлення, оскільки більшість джерел живлення, таких як літій-іонні батареї, включають токсичні матеріали», — пояснює викладач кафедри електротехніки та обчислювальної техніки коледжу інженерії та прикладних наук Томаса Дж. Вотсона, професор Сеокхун Чой.
Можливості та перспективи застосування
Маніпулюючи довжиною пристрою або інкапсулюючи його в pH-чутливі полімери, можна точно налаштувати тривалість подачі енергії — від 4 до понад 100 хвилин. Кожен модуль біобатареї забезпечує потужність у 4 мкВт, струм 47 мкА та напругу розімкнутого ланцюга 0,65 В.
Науковці підкреслили, що натхненням для створення такого пристрою стали ідеї з популярних фільмів, де використовуються самознищувані електронні пристрої. Протягом 20 років команда університету Бінгемтона досліджувала одноразову «паперову електроніку» і у цьому проєкті демонструє потенціал пробіотиків для створення повністю біорозкладних джерел живлення. Дослідження включало розробку нових поверхонь електродів із застосуванням полімерів та наночастинок для посилення електрокаталітичних властивостей пробіотиків.
Вчені переконані, що ця технологія може стати основою для нових біомедичних імплантатів, датчиків навколишнього середовища та одноразової екологічної електроніки. Проведені циклічні вольтамперометричні вимірювання показали виразні окислювально-відновлювальні піки, що підтверджує здатність пробіотиків до ефективного переносу електронів.
Результати дослідження були опубліковані у журналі Small.