Микробатареи на основе графена питают биотелеметрические имплантаты

Исследователи из Тихоокеанской национальной лаборатории (PNL) смогли заложить основу для эволюции аккумуляторных технологий, создав батарею на основе графена размером с рисовое зерно. Эта разработка отличается от всех предыдущих подобных исследований тем, что батарею можно использовать в реальной жизни. Команда успешно использовала батарею для мониторинга перемещения лосося по рекам. Ожидается, что такая батарея откроет новую эру биотелеметрии.

Эти микробатареи из графена многие считают прорывом в области биотелеметрии. В этой области медицины уже были созданы невероятно маленькие датчики, но используемые в них батареи на основе оксида серебра были недостаточно эффективны. Батареи были либо слишком большими, либо не могли проработать достаточно долго, чтобы собрать достаточно данных. Графеновые батареи, возможно, смогут устранить все предыдущие недостатки.

Большинство технологов утверждают, что батарея - это единственная часть головоломки, которая сдерживает развитие технологий. Это касается и смартфонов, и электромобилей, и возобновляемых источников энергии, и даже технологий биотелеметрии. Создание самой маленькой батареи стало бы выдающимся достижением. В настоящее время микробатареи, которые, как ожидается, определят будущие аккумуляторные технологии, в основном остаются лабораторной диковинкой.

Если эти микробатареи действительно превратятся в полезные медицинские компоненты, то ежедневно будут спасены многие жизни. Это особенно полезно для пациентов, нуждающихся в регулярном мониторинге, поскольку они будут иметь доступ к информации в режиме реального времени, не проводя большую часть времени в больнице. Это также снизит риск нозокомиальных (приобретенных в больнице) инфекций, а врачи получат доступ к более точным данным о состоянии здоровья.

Все это стало возможным благодаря уникальной комбинации графена и фтора, над которой работала команда PNLL. Фторированный графен способен удерживать гораздо более высокое напряжение, а также более эффективно разряжать ток. В батарее используется структура "желейного рулона", где материал укладывается в 3 слоя друг на друга, которые затем сворачиваются в цилиндр, отсюда и название - "желейный рулон". Слои фактически служат разделительным материалом, поскольку они находятся между литиевым анодом и катодом из фторированного графена. По мнению исследователей, этого должно быть достаточно для передачи 744-микросекундного сигнала с интервалом в 3 секунды в течение почти трех недель, что может продолжаться дольше, если увеличить интервал.

Тем не менее, исследователям еще предстоит преодолеть главный недостаток этой микробатареи, который не позволяет ей быть коммерчески масштабируемой - каждая микробатарея должна быть изготовлена вручную. Исследователям пришлось вручную вырезать каждый кусок из составляющих материалов, сплющивать их, укладывать друг на друга и сворачивать в форму цилиндра.