Ny type biologisk nedbrydeligt nanogenerator til brug inde i kroppen behøver ikke ekstern strømkilde

(Phys.org) - Et team af forskere med National Center for Nanoscience and Technology og Beihang University, både i Kina, har udviklet en bionedbrydelig triboelektrisk nanogenerator til brug som en livstid designet implanterbar strømkilde i et dyrs krop. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremskridt teamet beskriver deres nanogenerator, dens mulige anvendelser og måderne det kan justeres til brug i forskellige applikationer.

Forskere har arbejdet på at udvikle interne enheder i mange år, og flere er blevet oprettet og er nu i brug inde hos mennesker - pacemakeren er den mest kendte. Men til dato, alle sådanne enheder lider af det samme underskud - ingen kører ved hjælp af en intern strømkilde, hvilket betyder, at de skal stole på batterier. Mens batterier er bekvemme, de har en tendens til at løbe tør for strøm, hvilket betyder, at en patient skal gennemgå en kirurgisk procedure for at få dem udskiftet, og kirurgiske procedurer i sagens natur er risikable, fordi de åbner kroppen for mulig infektion. En bedre måde, som forskerne med denne nye indsats påpeger, ville være at have implanterbare enheder, der kører fra en strømkilde, der genereres inde i kroppen, såsom at fange varme eller gøre brug af blodets bevægelse. Den nye enhed, de har skabt, genererer elektricitet via triboelektricitet - hvor elektricitet genereres, når to materialer rører hinanden og derefter adskilles, en af ​​de almindelige måder, hvorpå statisk elektricitet opstår.

Den nye enhed består af to strimler af flerlagsmateriale. En af strimlerne har et ydre lag med flad film, den anden strimmel har udragende stænger i nanometerstørrelse på ydersiden - når de to strimler mødes og derefter trækker væk, der er skabt en lille mængde elektricitet. Lagene holdes adskilt af blokke af en bionedbrydeligt polymer; elektricitet genereres, når dele af kroppen bevæger sig på en måde, der får de to strimler til at komme i kontakt og derefter trække fra hinanden - igen og igen.

Test af enheden viste, at den var i stand til at producere en effekttæthed på 32,6 milliwatt pr. Kvadratmeter, som de fandt var nok til at drive en neuronstimuleringsenhed, der blev brugt til at styre den måde neuroner vokser på. Teamet hævder, at deres enhed har banet vejen for en ny generation af interne enheder, bemærker, at det ikke kun er biologisk nedbrydeligt, men det kan indstilles til selvdestruktion over dage, måneder eller endda år. Lignende enheder, de bemærker, kunne få det til at fungere ved at udnytte kraften fra en person, der trækker vejret eller fra sit hjerteslag.

© 2016 Phys.org