12.08.2022

Учёные создали биоплёнку из бактерий для питания носимой электроники без подзарядки

Исследователи из института IALS (Институт прикладных наук о жизни) при Массачусетском университете в Амхерсте сообщили о разработке по-настоящему экологически чистого источника электропитания, в основе которого лежат бактерии, а работает он от выделяемого человеком пота.

«Это очень интересная технология, — сказал Сяоменг Лю (Xiaomeng Liu), аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерного колледжа UMass Amherst и соавтор статьи в научном журнале Nature Communications. — Это настоящая зелёная энергия, и в отличие от других так называемых "зелёных" источников энергии, её производство абсолютно экологически чистое».

Представленная биоплёнка — это тонкий лист бактериальных клеток толщиной с лист бумаги. Она производится естественным путём с помощью модифицированной версии бактерии Geobacter sulfurreducens (GS). Бактерии GS известны своей способностью вырабатывать электричество и ранее уже использовались в «микробных батареях» для питания электрических устройств. Недостатком предыдущих методов был тот факт, что живые бактерии требовалось кормить — подавать питательный раствор. Новая разработка использует колонии модифицированных (не вполне живых) бактерий GS, которые в кормёжке не нуждаются, но сохранили способность вырабатывать электричество.

Секрет этой новой биопленки в том, что она вырабатывает энергию из влаги на вашей коже. Хотя мы ежедневно читаем истории о солнечной энергии, по крайней мере 50% солнечной энергии, достигающей земли, идет на испарение воды. "Это огромный, неиспользованный источник энергии", - говорит Цзюнь Яо, профессор электротехники и вычислительной техники UMass, и другой соавтор статьи в Nature Communications.

Поскольку поверхность нашей кожи постоянно влажная от пота, биопленка может "подключаться" и преобразовывать энергию, выделяемую при испарении воды, в энергию, достаточную для питания небольших устройств.

Колонии бактерий GS растут в виде тонких плёнок с тесными связями между отдельными клетками. Из этих плёнок можно кроить какую угодно форму, и учёные с помощью лазера вырезали нужную. Затем плёнка из бактерий помещалась между электродами и запечатывалась в мягкий, липкий и дышащий полимер, который можно наносить прямо на кожу.

«Ограничивающим фактором носимой электроники, — говорят исследователи, — всегда был источник питания. Батареи разряжаются, их приходится менять или заряжать. Кроме того, они громоздкие, тяжелые и неудобные». Прозрачная, маленькая, тонкая гибкая биопленка, которая производит непрерывную и стабильную подачу электричества и которую можно носить, как пластырь, наклеенный прямо на кожу, решает все эти проблемы.

Тем временем, другие американские учёные нашли немного другое полезное применение для человеческого пота. Ознакомьтесь, чтобы понять, почему два разных по сути исследования, в перспективе, дополняя друг друга в носимой электронике, помогут человеку сохранять здоровье как можно дольше.

Возврат к списку новостей