Aviso: Esta página é uma tradução automática da página original em inglês. Por favor note uma vez que as traduções são geradas por máquinas, não tradução tudo será perfeita. Este site e suas páginas da Web destinam-se a ler em inglês. Qualquer tradução deste site e suas páginas da Web pode ser imprecisas e imprecisos no todo ou em parte. Esta tradução é fornecida como uma conveniência.

Os cientistas de UMD desenvolvem a bateria degeração iónica bio-compatível nova

Os coordenadores na Universidade de Maryland inventaram um tipo inteiramente novo da bateria. É bio-compatível porque produz o mesmo tipo da energia elétrica íon-baseada usada por seres humanos e por outras coisas vivas.

Em nossos corpos, os íons de fluxo (sódio, potássio e outros eletrólitos) são os sinais elétricos que põem o cérebro e controlam o ritmo do coração, o movimento dos músculos, e muito mais.

Em baterias tradicionais, a energia elétrica, ou a corrente, fluem no formulário de elétrons moventes. Esta corrente dos elétrons fora da bateria é gerada dentro da bateria movendo íons positivos de uma extremidade (eléctrodo) de uma bateria para a outro. A bateria nova de UMD faz o oposto. Move elétrons ao redor no dispositivo para entregar a energia que é um fluxo dos íons. Isto é a primeira vez que uma bateria degeração iónica estêve inventada.

“Minha intenção é para que os sistemas iónicos conectem com os sistemas humanos,” disse Liangbing Hu, cabeça do grupo que desenvolveu essa bateria. Hu é um professor da ciência de materiais na Universidade de Maryland, parque da faculdade. É igualmente um membro do centro de investigação energética da Universidade de Maryland e um investigador principal do Nanostructures para o centro de pesquisa da fronteira da energia do armazenamento de energia elétrica, patrocinado pelo Ministério de Energia, que financiou o estudo.

“Assim eu vim acima com o projecto reverso de uma bateria,” Hu disse. “Em uma bateria típica, elétrons corra através de fios para conectar a eletrônica, e os íons correm através do separador da bateria. Em nosso projecto reverso, uma bateria tradicional shorted electronicamente (esse os elétrons dos meios estão correndo através dos fios de metal). Então os íons têm que correr através dos cabos iónicos da parte externa. Neste caso, os íons no cabo iónico - aqui, fibras da relvado -- pode conectar com os sistemas vivos.”

O trabalho de Hu e de seus colegas foi publicado na introdução do 24 de julho de comunicações da natureza.

“As aplicações potenciais puderam incluir a revelação da próxima geração de dispositivos micro-para manipular as actividades e as interacções neuronal que podem impedir e/ou tratar problemas médicos como a doença de Alzheimer e a depressão,” disseram o membro Jianhua Zhang do grupo, PhD, um cientista do pessoal no instituto nacional do diabetes e digestivo e nas doenças renais (NIDDK), parte dos institutos de saúde nacionais em Bethesda, DM.

“A bateria poderia ser usada para desenvolver dispositivos médicos para os enfermos, ou para uma droga mais eficiente e as ferramentas da entrega do gene na pesquisa e em ajustes clínicos, como uma maneira mais precisamente aos cancros do deleite e a outras doenças médicas, disseram Zhang, que executou experiências biológicas para testar que a bateria nova transmitiu com sucesso a corrente às pilhas vivas.

“Olhando distante adiante no horizonte científico, um espera-o igualmente que esta invenção pode ajudar a estabelecer a possibilidade de máquina directa e de uma comunicação humana,” disse.

Bio-compatível, baterias do matéria biológico

Porque as pilhas vivas trabalham em actual iónico e as baterias existentes fornecem uma corrente eletrônica, os cientistas têm tentado previamente figurar para fora como criar o biocompatibility entre estes dois remendando uma corrente eletrônica em uma corrente iónica. O problema com esta aproximação é que necessidades actuais eletrônicas de alcançar alguma tensão para saltar a diferença entre sistemas eletrônicos e sistemas iónicos. Contudo, em correntes iónicas dos sistemas vivos flua em uma tensão muito baixa. Assim, com uma correcção de programa eletrônico-à-iónica a corrente induzida seria demasiado alta executar por exemplo um cérebro ou um músculo. Este problema poderia ser eliminado usando as baterias actuais iónicas, que poderiam ser executadas em toda a tensão.

A bateria nova de UMD igualmente tem uma outra característica incomum - usa a relvado para armazenar sua energia. Para fazer a bateria, a equipe embebeu as lâminas do bluegrass de Kentucky na solução de sal do lítio. Os canais que moveram uma vez nutrientes para cima e para baixo a lâmina da relvado eram canalizações ideais para guardarar a solução.

A bateria da demonstração a equipa de investigação criou olhares como duas câmaras de ar de vidro com uma lâmina de relvado para dentro, cada um conectado por um fio de metal fino na parte superior. O fio é onde os elétrons correm através para se mover lentamente de uma extremidade da bateria para a outro como as descargas da energia armazenada. No outro extremo de cada câmara de ar de vidro é uma ponta de metal por que a corrente iónica passa.

Os pesquisadores mostraram que a corrente iónica está fluindo tocando as extremidades da bateria a uma ou outra extremidade de uma corda lítio-embebida do algodão, com um ponto de íons de cobre azul-tingidos no meio. Alcançado na corrente iónica, o cobre moveu-se ao longo da corda para negativamente - o pólo cobrado, apenas porque os pesquisadores previram.

“Os microcanal na relvado podem guardarar a solução de sal, fazendo lhes um condutor iónico estável,” disse Chengwei Wang, primeiro autor do papel e de um aluno diplomado no departamento de ciência e de engenharia de materiais na Universidade de Maryland no parque da faculdade.

Contudo, a equipe planeia diversificar os tipos de baterias que actuais iónicas do elétron podem produzir. “Nós estamos desenvolvendo condutores iónicos múltiplos com celulose, hydrogels e polímeros,” disse Wang.

Isto não é a primeira vez que os cientistas de UMD testaram materiais naturais em usos novos. Hu e sua equipe têm estudado previamente a celulose e as plantas para baterias eletrônicas, criando uma bateria e um supercapacitor fora da madeira e de uma bateria de uma folha. Igualmente criaram a madeira transparente como uma substituição potencial energia-mais eficiente para os indicadores de vidro.

Trabalhos criativos

Sibile Liu, um professor adjunto em nanoengineering no University of California, San Diego, que não foi envolvido com o estudo, disse: “O trabalho é muito criativo e seu valor principal consiste em entregar o fluxo iónico aos bio sistemas sem levantar outros perigos a eles. Eventualmente, o impacto do trabalho reside realmente dentro se os materiais menores e mais biocompatible da junção podem ser encontrados que conectam então com as pilhas e os organismos mais directamente e eficientemente.”