Здравоохранение

Наногенератор: нановолокно позволяет получать энергию из кровообращения

Sabine Berger Autorin, Hemd & Hoodie

Гибкий наногенератор, созданный из крошечных угольных стержней, сможет генерировать электричество, используя энергию текущей по венам крови.

Проточная вода тысячелетиями использовалась в качестве источника энергии. Вплоть до начала ХХ века вода служила источником механической энергии, вращая водяное колесо на мельницах. Сегодня она главным образом используется для выработки электроэнергии. Теперь ученые хотят опробовать тот же принцип в миниатюре — применительно к человеческому телу. Например, таким способом можно вырабатывать энергию для питания имплантированных медицинских устройств.

Группа ученых из Фуданьского университета в Шанхае разработала генератор из волокна с углеродными нанотрубками, который способен получать электричество, используя движение крови по венам человека. Структура волокон, диаметр которых меньше миллиметра, довольно проста: они состоят из полимерного сердечника, обернутого крошечными углеродными нанотрубками. Ученые называют такое волокно «волоконным жидкостным наногенератором» (fiber-shaped fluidic nanogenerator, FFNG).

Получение энергии из поверхностного трения

Углеродные нанотрубки не только обеспечивают высокий уровень механической устойчивости — впечатляют их оптимальные электрические свойства: если трубки держать под проточной водой или многократно опускать в соляной раствор и вынимать из него, на поверхности образуется электрический заряд, создающий градиент электрохимического потенциала. «Электричество образуется в процессе относительного движения между FFNG и раствором», — объясняет ученый Хойшэн Пэн (Huisheng Peng).

Движение воды вырабатывает энергию на поверхности наногенератора.
Движение воды вырабатывает энергию на поверхности наногенератора. Изображение: Wiley — Хойшэн Пэн(монтаж)

Наногенератор — это уже не первая попытка создания технологии, способной вырабатывать электрический ток в кровеносных сосудах. Еще в 2011 году швейцарские исследователи представили мини-турбину, которую потенциально можно использовать для питания устройств, например кардиостимулятора. Однако эта технология могла привести к образованию опасных тромбов, поэтому ее так и не начали применять.

Наногенератор может использоваться для питания медицинских устройств, например кардиостимулятора.
Наногенератор может использоваться для питания медицинских устройств, например кардиостимулятора

Китайские ученые хотят избежать подобных побочных эффектов при использовании нановолокна. Оно настолько тонкое и гибкое, что может подстраиваться под форму кровеносных сосудов, не вызывая их закупорки. Кроме того, его коэффициент полезного действия составляет 20 % — это выше, чем у любой подобной технологии. Если под наноуглеродные слои поместить эластичную подложку, ученые полагают, что можно даже создать растяжимый наногенератор. Они считают, что эта технология может потенциально использоваться не только в медицине, но и в других областях, например для создания электронных тканей и волокон.

Поделиться этой статьей

Другие темы

Здравоохранение Наука

Читать эту статью следующей

Read Full Story