Електрична батарейка від електричного вугра

Принцип дії електричного органу електричних вугрів можна повторити в штучному аналозі.


Дослідники з Мічиганського і Фрібурського університетів повідомляють у своїй статті в Nature, що їм вдалося сконструювати джерело струму, що працює за тим же принципом, що і електричний орган електричного угря. У вугрів електричні органи складаються з безлічі клітин, через які проходить потік позитивних іонів калію і натрію; в результаті у кожної клітини з'являється позитивно заряджений полюс (спрямований до голови риби) і негативно заряджений полюс (спрямований до хвоста). У кожній клітині створюється напруга близько 150 мілівольт, але всі разом, покладені один за одним, подібно батарейкам, вони генерують сотні і сотні вольт.


Щось схоже зробили Майкл Майєр (Michael Mayer) і його колеги. Замість живих клітин вони використовували комірки, заповнені гідрогелем-полімером, що утримує воду. Гідрогель в комірках утримує або чисту воду, або воду з солями, що розпадаються в розчині на позитивні і негативні іони. Стінки осередків зроблені з напівпроникної мембрани, яка пропускає ці іони туди і назад. Коли комірки стикаються один з одним, іони в них починають рухатися в різні боки, і виникає електрична напруга.

Гідрогелі в осередках відрізняються за власним складом і за складом розчинів, які вони утримують; якщо порівнювати з електричними клітинами вугрів, то одній клітині відповідають чотири комірки (на фото вони позначені різними кольорами). Один блок з чотирьох комірок дає від 130 до 185 мілівольт, в експерименті вдалося зробити велику «батарейку» з декількох сотень комірок, які в сумі давали 110 вольт.

Але головна хитрість тут у тому, як батарейку змушували працювати. Штучні електричні клітини в одному випадку розподілили між двома еластичними полімерними листами: накладаючи аркуші один на одного, комірки можна було поєднати в потрібному порядку (як на фото 2). В іншому варіанті їх усіх поміщали на один і той самий лист, але так, щоб їх можна було поєднати, склавши аркуш кілька разів (як на фото 3). Коли обидва аркуші стискали, або коли здавлювали складений аркуш, виникав контакт відразу між усіма комірками - і всіх комірки працювали одночасно.

Передбачається, що подібні батарейки можна буде використовувати для живлення різних біомедичних пристроїв, і, більше того, що такі батарейки зможуть використовувати природну зарядженість деяких внутрішніх тканин і органів. «Вугріподібні» акумулятори більш гнучкі і їх простіше зробити біосумісними, щоб вони не дратували живі клітини. Проблема, однак, у тому, що поки напруга, яку вони дають, не дуже велика, хоча автори винаходу вважають, що найближчим часом їм вдасться наблизити батареї за ефективністю до справжніх електричних вугрів.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND