Бактерии, задвижващи една наистина зелена революция в личната електроника

АМХЪРСТ, Масачузетс. – Изследователи от Университета на Масачузетс Амхърст наскоро обявиха, че са открили как да създадат биофилм, който събира енергията при изпаряване и я преобразува в електричество. Този биофилм, който беше обявен през Nature Communicationsима потенциала да революционизира света на носимата електроника, захранвайки всичко – от лични медицински сензори до персонална електроника.

„Това е много вълнуваща технология“, казва Сяоменг Лиу, студент по електротехника и компютърно инженерство в Колежа по инженерство на UMass Amherst и водещ автор на статията. „Това е истинска зелена енергия и за разлика от други така наречени източници на „зелена енергия“, нейното производство е напълно екологично“.

Това е така, защото този биофилм – тънък лист от бактериални клетки с дебелината на лист хартия – се произвежда естествено от инженерна версия на бактерията Geobacter sulfurreducens. Известно е, че G. sulfurreducens произвежда електричество и преди е бил използван в “микробни батерии” за захранване на електрически устройства. Но такива батерии изискват G. sulfurreducens да се грижи правилно и да се храни постоянно. За разлика от това, този нов биофилм, който може да достави толкова, ако не и повече енергия, отколкото батерия със сравним размер, работи и работи непрекъснато, защото е мъртъв. И тъй като е мъртво, не е необходимо да се храни.

„Това е много по-ефективно“, казва той Дерек Лоули, изтъкнат професор по микробиология в UMass Amherst и един от главните автори на статията. „Опростихме процеса на генериране на електроенергия, като намалихме радикално необходимото количество обработка. Ние отглеждаме устойчиво клетките в биофилм и след това използваме тази агломерация от клетки. Това намалява вложената енергия, прави всичко по-лесно и разширява потенциалните приложения.“

Тайната зад този нов биофилм е, че той произвежда енергия от влагата върху кожата ви. Въпреки че ежедневно четем истории за слънчева енергия, поне 50% от слънчевата енергия, достигаща до земята, отива за изпаряване на вода. „Това е огромен, неизползван източник на енергия“, казва той Джун Яо, професор по електротехника и компютърно инженерство в UMass и другият старши автор на статията. Тъй като повърхността на нашата кожа е постоянно влажна от пот, биофилмът може да се „включи“ и да преобразува енергията, заключена в изпарението, в достатъчно енергия за захранване на малки устройства.

„Ограничаващият фактор на носимата електроника“, казва Яо, „винаги е било захранването. Батериите се изтощават и трябва да се сменят или заредят. Освен това са обемисти, тежки и неудобни. Но прозрачен, малък, тънък, гъвкав биофилм, който произвежда непрекъснато и стабилно снабдяване с електричество и който може да се носи, като пластир, като пластир, поставен директно върху кожата, решава всички тези проблеми.

Това, което кара всичко това да работи е, че G. sulfurreducens расте в колонии, които приличат на тънки рогозки, и всеки от отделните микроби се свързва със своите съседи чрез поредица от естествени нанопроводници. След това екипът събира тези рогозки и използва лазер, за да гравира малки вериги във филмите. След като филмите са гравирани, те се поставят между електродите и накрая се запечатват в мек, лепкав, дишащ полимер, който можете да нанесете директно върху кожата си. След като тази малка батерия бъде „включена“, като я поставите върху тялото си, тя може да захранва малки устройства.

„Следващата ни стъпка е да увеличим размера на нашите филми, за да захранваме по-сложна електроника, носена върху кожата“, казва Яо, а Лиу посочва, че една от целите е да захранваме цели електронни системи, а не отделни устройства.

Това изследване е подхранвано от Институт за приложни науки за живота (IALS) в UMass Amherst, който съчетава задълбочен и интердисциплинарен опит от 29 отдела, за да превърне фундаменталните изследвания в иновации, които са от полза за човешкото здраве и благополучие.

/Публично съобщение. Този материал от първоначалната организация/автор(и) може да е от естество към определен момент, редактиран за яснота, стил и дължина. Изразените възгледи и мнения са на автора(ите). Вижте изцяло тук.