A kutatók egy új típusú, papírból készült és baktériumok által táplált elem kifejlesztéséről számoltak be, amelyet a világ távoli területein vagy a korlátozott erőforrásokkal rendelkező régiókban lehet felhasználni, ahol a számunkra mindennapos dolgok, mint például a vezetékes elektromos áram és az akkumulátorok luxusnak számítanak.
"A papír egyedülálló előnyökkel rendelkezik, mint bioszenzoros anyag," - mondja Seokheun (Sean) Choi, aki az új fejlesztést az Amerikai Kémiai Társaság országos találkozóján mutatta be. "Ez olcsó, eldobható, rugalmas és nagy felületű. A kifinomult érzékelők azonban áramellátást igényelnek. A kereskedelmi elemek túl pazarlóak és drágák, és nem lehet őket integrálni papír alapú hordozóra. A legjobb megoldást a papír alapú bioelemek jelentik."
Choi olyan olcsó, baktériumokból készült elemeket akart kifejleszteni, amelyek könnyen beépíthetők az egyszer használatos eszközökbe. Tehát Choi és munkatársai a New York-i Állami Egyetemen, Binghamtonban egy papír elemet hoztak létre, melynek során fémeket és egyéb anyagokat nyomtattak vékonyan egy papír felületre. Ezután fagyasztva szárított "exoelektrogént" helyeztek a papírra.
Az exoelektrogének speciális típusú baktériumok, amelyek képesek átvinni az elektronokat a sejtjeiken kívül. Az elektronok, amelyek akkor jönnek létre, amikor a baktériumok energiát termelnek maguk számára, átjutnak a sejtmembránon. Ezután kapcsolatba kerülhetnek a külső elektródákkal és táplálhatják az elemet. Ahhoz, hogy aktiválják az elemet, a kutatók vizet vagy nyálat adtak hozzá. Néhány percen belül a folyadék újjáélesztette a baktériumokat, amelyek elegendő elektront termeltek egy fénykibocsátó dióda és egy számológép áramellátásához.
[post_ads_2]
A kutatók azt is megvizsgálták, hogy az oxigén hogyan befolyásolja a készülék teljesítményét. Az oxigén, amely könnyen átmegy a papíron, felszívja a baktériumok által előállított elektronokat, mielőtt elérnék az elektródát. A csapat úgy találta, hogy bár az oxigén kissé csökkentette az energiatermelést, a hatás minimális volt. Ennek az az oka, hogy a baktériumsejtek szorosan kötődtek a papírszálakhoz, és az elektronok gyorsan elhagyták az anódot, mielőtt az oxigén beavatkozhatott volna.
Az egyszer használható, majd eldobható papírelem eltarthatósága jelenleg körülbelül négy hónap. Choi azon dolgozik, hogy javítsa a fagyasztva szárított baktériumok túlélését és teljesítményét, így hosszabb eltarthatóságot biztosíthatnak.
"Az elektromos teljesítményt körülbelül 1000-szeresére kell növelni a legtöbb gyakorlati alkalmazáshoz," - mondja Choi. Ezt több papír elem egymásra helyezésével és összekapcsolásával lehet elérni, jegyzi meg. Choi beadta az elemre vonatkozó szabadalmat és ipari partnereket keres a kereskedelmi forgalmazásához. (1)
(1) - https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases