Wissenschaftler haben eine dehnbare Gelee-Batterie entwickelt und ließen sich dafür von Zitteraalen inspirieren. Die Technologie könnte viele Geräte nachhaltig verändern und hat sogar Potenzial für Gehirn-Implantate.
Wissenschaftler ließen sich kürzlich von den elektrischen Schockfähigkeiten der Zitteraale inspirieren. Dabei herausgekommen ist eine dehnbare Gelee-Batterie. Diese eignet sich ideal für tragbare Geräte oder die weiche Robotik. Laut der Veröffentlichung könnten die Batterien sogar für Hirnimplantate und die gezielte Medikamentenabgabe zur Behandlung von Epilepsie und anderen Krankheiten nützlich sein.
Dazu fehlen aber noch Tests an lebenden Organismen. Zitteraale erzeugen ihre elektrischen Entladungen durch modifizierte Muskelzellen, sogenannte Elektrozyten. Diese Zellen erzeugen einen Strom ähnlich einer Batterie mit gestapelten Platten, wenn das Gehirn diese durch Signale aktiviert. Forscher stellten fest, dass Zitteraale unterschiedliche Spannungen verwenden können, um entweder Beute zu jagen oder sie zu betäuben und zu töten.
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Gelee-Batterie schmiegt sich dank Hydrogel an der Haut an
Der Volta-Zitteraal kann eine Entladung von bis zu 860 Volt erzeugen. Für die Anwendungen in der weichen Robotik oder tragbaren Elektronik sind dehnbare und weiche Geräte mit Gewebe-ähnlichen elektronischen Eigenschaften unabdingbar. Es ist jedoch schwierig, ein Material zu entwerfen, das sowohl dehnbar als auch leitfähig ist. Die Forscher orientierten sich daher an der Schichtstruktur der Elektrozyten von Zitteraalen.
Anstatt starre Materialien zu verwenden, die Elektronen als Ladungsträger nutzen, verwenden die Batterien Ionen, ähnlich wie die Zitteraale. Als Material entschied sich das Team für Hydrogele, die aus 60 Prozent Wasser bestehen. Denn dadurch können die Forscher die mechanischen Eigenschaften genau kontrollieren und menschliche Haut nachahmen. Sie modifizierten die Hydrogele, um eine klebrige Schicht zu bilden, die mehrere Schichten zusammenhält und so ein höheres Energiepotential aufbaut.
Sind unsere Geräte zukünftig biegsam?
Reversible Bindungen halten die einzelnen Schichten zusammen. Diese ermöglichen es den Batterien, sich zu dehnen, ohne ihre Leitfähigkeit zu verlieren. Im Rahmen einer verwandten Studie entwickelten Wissenschaftler eine Lithium-Ionen-Batterie mit dehnbaren Komponenten, einschließlich einer Elektrolytschicht, die sich um 5.000 Prozent ausdehnen kann. Diese Batterie kann ihre Ladekapazität nach fast 70 Lade-/Entladezyklen beibehalten.
Im Gegensatz zu herkömmlichen flüssigen Elektrolyten wurde ein Elektrolyt in eine Polymerschicht integriert, die zwischen zwei flexiblen Elektrodenfilmen liegt. Die Entwicklung könnte wegweisend für künftige tragbare Elektrogerätek und medizinische Anwendungen sein. Langfristig könnten Geräte entstehen, die flexibel und gleichzeitig leistungsstark sind.
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