Изследователите създават биофилм, способен да произвежда дълготрайно непрекъснато електричество от вашата пот

Сензор, задвижван от биофилм, на врата, който измерва механичния сигнал при преглъщане. Кредит: Liu et al., 10.1038/s41467-022-32105-6

Изследователи от Университета на Масачузетс Амхърст наскоро обявиха, че са измислили 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 това 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 мощност 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 Дерек Лоули, изтъкнат професор по микробиология в UMass Amherst и един от главните автори на статията. „Ние опростихме процеса на генериране на електричество, като намалихме радикално необходимото количество обработка. Ние устойчиво отглеждаме клетките в биофилм и след това използваме тази агломерация от клетки. Това намалява вложената енергия, прави всичко по-просто и разширява обхвата потенциални приложения.”

Изследователите създават биофилм, способен да произвежда дълготрайно непрекъснато електричество от вашата пот

Схематичен изглед (r) и действителна снимка (l) на устройство с биофилм. Кредит: Liu et al., 10.1038/s41467-022-32105-6

Тайната зад този нов биофилм е, че той произвежда енергия от влагата върху кожата ви. Въпреки че ежедневно четем истории за слънчевата енергияпоне 50% от слънчева енергия достигането на земята отива към изпаряване на водата. „Това е огромен, неизползван източник на енергия“, казва Джун Яо, професор по електротехника и компютърно инженерство в UMass и друг 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 бил захранване. Батериите се изтощават и трябва да се сменят или заредят. Те също 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.

Изследователите създават биофилм, способен да произвежда дълготрайно непрекъснато електричество от вашата пот

Интегриран масив от устройства захранва малък LCD екран. Кредит: Liu et al., 10.1038/s41467-022-32105-6

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.


Нова зелена технология генерира електричество „от нищото“


Повече информация:
Xiaomeng Liu et al, Микробни биофилми за генериране на електричество от изпаряване на вода и мощност до носими устройства, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32105-6

Цитат: Изследователите създават биофилм, способен да произвежда дългосрочно, непрекъснато електричество от вашата пот (2022 г., 2 август), извлечено на 2 август 2022 г. от https://techxplore.com/news/2022-08-biofilm-capable-long-term-electricity .html

Този документ е обект на авторско право. Освен всяко честно отношение за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието се предоставя само за информационни цели.