Вдохновившись электрическими угрями, исследователи разработали эластичные и самовосстанавливающиеся батареи.

Исследователи из Университета Кембриджа разработали новый тип батареи — мягкую, растягивающуюся и даже самовосстанавливающуюся — что открывает захватывающие возможности для носимых технологий, мягкой робототехники и даже медицинских имплантатов. Их открытия были опубликованы 17 июля в журнале Science Advances.

Вдохновленные способностью электрического угря генерировать электричество, команда создала желеобразные батареи со слоистой структурой, которая проводит электричество. Эти «желеобразные батареи» могут растягиваться в десять раз больше их исходной длины без потери проводимости.

Это нововведение представляет собой значительный шаг вперед, поскольку традиционно высокая проводимость и растяжимость были противоположными свойствами материалов.

Однако ученые смогли преодолеть это препятствие, создав эти батареи из гидрогелей, 3D сетей полимеров, которые содержат более 60% воды. Секрет заключается в крошечных молекулах, называемых кукурбитурилами, которые действуют как молекулярные наручники. Эти наручники создают сильные, обратимые связи между слоями гидрогеля, позволяя батарее растягиваться без разрушения или потери способности проводить электричество.

Хотя традиционная электроника основана на использовании жестких металлических материалов с электронами в качестве носителей заряда, желеобразные батареи используют ионы для передачи заряда, похоже на электрических угрей.

Кроме того, несмотря на свою мягкость, гидрогели удивительно прочны. Их можно сжимать, и они возвращаются к своей исходной форме, и даже восстанавливают себя после повреждения.

Ключевое преимущество желейных батарей заключается в их мягких, похожих на ткань свойствах, что делает их весьма перспективными для будущих имплантатов в человеческом теле. Профессор Орен Шерман, возглавивший исследование, объясняет: «Мы можем настраивать механические свойства гидрогелей так, чтобы они соответствовали человеческим тканям, […] Поскольку они не содержат жестких компонентов, таких как металл, имплантат из гидрогеля вряд ли будет отторгнут организмом или вызовет образование рубцовой ткани».

Чтобы увидеть, могут ли эти желейные батареи действительно оправдать свой потенциал в медицине, исследователи планируют следующий этап экспериментов на живых организмах. Эти испытания будут включать в себя помещение гидрогелей в живые организмы для оценки их безопасности и эффективности для различных медицинских применений.