211service.com
Ar vīrusu saliktas mikrobaterijas
Tā kā elektroniskās ierīces kļūst arvien mazākas, pieaug pieprasījums pēc tikpat maziem enerģijas avotiem. Tagad MIT pētnieki ir ziņojuši par nozīmīgu progresu šādu mikroskopisku bateriju veidošanā. Viņi izmantoja vīrusu, lai saliktu anodus virs elektrolītu slāņiem — divām no trim galvenajām strādājoša akumulatora sastāvdaļām — un savienotu tos ar strāvu savācošām virsmām. Komponenti, kas aprakstīti šonedēļ Proceedings of the National Academy of Sciences , ir tikai četrus mikrometrus platas, un tos varētu izmantot laboratorijās, izmantojot mikroshēmu vai citas mazas medicīnas ierīces, norāda pētnieki.
Jaudas iepakojums: MIT pētnieki izveidoja uz vīrusiem balstītas mikrobaterijas, kas uzdrukātas uz četrām platīna joslām, kas izplešas pa kreisi. Divas akumulatora elektrodu rindas, kas ir pārāk mazas, lai tās šeit varētu redzēt, ir izlīdzinātas katras platīna joslas konusveida galā un pārklātas ar litija foliju elektriskai pārbaudei.
Mikroskopisko bateriju izgatavošana pagātnē ir bijusi sarežģīta, jo elektroķīmiski aktīvā materiāla īpatsvars akumulatorā samazinās, samazinoties tā izmēram. Vēl viena elektronikas tendence ir ierīču modelēšana uz elastīgām vai izliektām virsmām, kurām enerģijas avotiem jāspēj pielāgoties. MIT darbs liecina, ka mazas, uzticamas baterijas var izgatavot gan mikroskopiskā mērogā, gan iestrādāt dažādās virsmās.
Jaunums šajā pētījumā ir gan [akumulatora elektrodu] izmērs, gan process, ko izmantojām to novietošanai, saka Andžela Belčere MIT materiālu zinātnes profesors, kurš sadarbojās ar kolēģiem Tomēr-Ming Chiang un Paula Hamonda par darbu. Viņi sāka kodināt kolonnas četrus mikrometrus platas un dažus mikrometrus augstas uz silīcija bāzes, lai efektīvi izveidotu zīmogu. Pēc tam viņi uzklāja pārmaiņus divu dažādu polimēru slāņus, kas kalpoja kā cietais elektrolīta un akumulatora separators, virs šīm kolonnām.
Tālāk vīruss sauc M13 , ko pētnieki ir izmantojuši iepriekšējos pašmontāžas pētījumos, tika izmantots anoda izgatavošanai. Vīruss sastāv no olbaltumvielām, kuras var ģenētiski modificēt, lai reaģētu ar noteiktām vielām. Šajā gadījumā tas radīja strukturētus kobalta oksīda nanovadu blokus uz cietā elektrolīta. Visbeidzot, samontētie elektrodi tika apgriezti un nospiesti uz plānām platīna joslām, kuras tika savienotas ar vara kontaktu, lai savāktu strāvu no ierīces.
Pētnieki pārbaudīja ierīces veiktspēju, izmantojot litija folijas slāni, un atklāja, ka elektrodu kvalitāte ir tieši tāda pati kā iepriekš, saka Belčers, atsaucoties uz grupas agrāk veiktajām lielāku vīrusu salikto akumulatoru demonstrācijām. Viņa piebilst, ka kobalta oksīda anodam ir daudz lielāka uzlādes jauda nekā oglekļa elektrodiem, ko parasti izmanto litija jonu akumulatoros, un ka tas ir stabils visā uzlādes un izlādes laikā. Tam ir arī lielāks aktīvā materiāla blīvums nekā parastajām baterijām.
Citas vīrusa montāžas priekšrocības ir darbība istabas temperatūrā un precīza nanomateriālu izmēra un attāluma kontrole, kas nodrošina viendabīgas un viegli reproducējamas ierīces. Nākamais pētnieku mērķis ir pievienot vīrusu saliktu katodu, lai izveidotu pilnīgu akumulatoru. Tā kā viņi ir eksperimentējuši ar dažādiem materiāliem un ir izgatavojuši katodus lielākā mērogā, Belcher saka, ka mikro katodu iekļaušana drukas metodē noteikti ir iespējama. Viņa piebilst, ka nākotnē viņi strādās pie ierīcēm ar lielāku enerģijas blīvumu un radīs ierīces, kas ir bioloģiski saderīgas.