Люди більшу частину часу перебувають у русі, а людський організм постійно активний – може існує можливість запозичити частину його кінетичної енергії? Цим питанням задалися дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі і Університету Коннектікуту, і відповідь на нього привів їх до створення енергозберігаючого обладнання, яке може отримувати електричну енергію прямо з людського тіла.
Розроблений вченими біологічний суперконденсатор являє собою засноване на протеїнах пристрій, здатний витягувати енергію з організму людини. Суперконденсатор – це термін, використовуваний для опису високоефективного електрохімічного конденсатора (EC), який аналогічний батарей, але має набагато більш високу ємність. На відміну від традиційних акумуляторів, ці пристрої мають збільшену швидкість заряду/розряду, більш низький внутрішній опір і кращу здатність протистояти втрат, що викликаються великою кількістю циклів перезарядки.
Після отримання енергії інноваційним биоаккумулятором, вона може вивільнятися всередині електронних пристроїв, які, наприклад, можуть використовуватися медичними імплантатами. Згідно опублікованій науковій статті «Ultrathin Графен–Protein Supercapacitors for Miniaturized Bioelectronics» (Ультратонкі графен-білкові суперконденсатори для мініатюрної біоелектроніки), суперконденсатор використовує «харвестер», який отримує енергію від тепла і рухів тіла шляхом захоплення електричних зарядів іонів, які присутні в рідинах людського організму, таких як кров і сеча.
В якості електродів харвестер використовує вуглецевий наноматеріал – графен, шари якого чергуються з шарами із людських білків. Електроди збирають енергію з організму і передають її харвестеру, який потім зберігає її для подальшого використання. Товщина графенового шару може становити кілька атомів, при цьому неймовірно тонкі суперконденсатори потенційно можуть служити альтернативою батареям.
Варто відзначити, що нова мікроелектроніка є біо-дружній, оскільки її основу складають натуральні матеріали. По своїй суті графен являє собою вуглець, тоді як сучасні імплантовані медичні пристрої живляться від класичних акумуляторів, які містять різні токсини. До того ж, новий пристрій тонше людського волосся і більш гнучке, ніж традиційні батареї.
Нова технологія може надати величезний вплив на медичну галузь. Дослідники вважають, що імплантати на суперконденсаторах мають необмежений термін служби. Це дозволить звільнити пацієнтів від необхідності в періодичних операціях для заміни батарей – однією з головних проблем імплантованих медичних пристроїв.