Энергия крови: наногенераторы превратят вены в "кровеносные электростанции"

В течение многих лет люди используют энергию воды для получения электричества. Для этого строятся гидроэлектростанции, огромные плотины, турбины и водяные мельницы. Такое производство энергии можно назвать устойчивым: водные ресурсы не зависят от погодных условий или смены дня и ночи.

Можно ли использовать подобные технологии в наноразмерном мире? Ведь в организме человека есть кровеносные сосуды, которые точно так же "гоняют" жидкость – нашу кровь.

Китайские учёные решили воплотить в жизнь такую смелую идею, для чего создали крошечный генератор из углеродных нанотрубок.

Хуэйшэн Пэн (Huisheng Peng) и его коллеги из Университета Фудань в Шанхае начали с создания волокна толщиной менее миллиметра. Этот материал генерирует электрическую энергию, если его поместить в текущую жидкость, содержащую соли, – например, в тонкую трубку или кровеносный сосуд.

Принцип построения генератора довольно прост: углеродное нановолокно наматывается вокруг полимерного сердечника (ядра) толщиной менее половины микрометра. Устройство получило название FFNG (fiber-shaped fluidic nanogenerator, волокнообразный жидкостный наногенератор).

Если его соединить с электродами и поместить в солевой раствор или даже обычную проточную воду, то он начнёт генерировать электричество. Происходит это потому, что вокруг волокна создаётся двойной электрический слой, а текущий раствор искажает симметричное распределение заряда, создавая градиент электричества вдоль длинной оси.

Выходная мощность такой системы высока: по сравнению с другими типами подобных миниатюрных устройств FFNG оказался на 20% эффективнее. Правда, точные цифры авторы работы пока не называют.

Другими преимуществами системы являются эластичность, возможность регулировки длины (листы нановолокна можно теоретически намотать вокруг любого сердечника), лёгкость.

Это оптимальный вариант для носимой электроники, которая "вплетается" в ткани. Ещё одно возможное применение системы – сбор электрической энергии из кровотока для медицинских целей, к примеру, для работы имплантированных устройств.

Кстати, первые тесты с нервами лягушек, по словам авторов,  оказались успешными (подробности их проведения не разглашаются). Теперь команда планирует продолжить испытания "прикладных" способностей своего наногенератора.

Более подробное описание разработки содержится в статье, опубликованной в издании Angewandte Chemie International Edition.

Напомним, что ранее инженеры создали новый тип гибкой биосовместимой электроники, которая становится мягкой внутри тела.

Также мы рассказывали о микроскопических "ветровых электростанциях", приводимых в действие бактериями.