Добавить новость
smi24.net
News in English
Декабрь
2017

A New Kind of Soft Battery, Inspired by the Electric Eel

0

In 1799, the Italian scientist Alessandro Volta fashioned an arm-long stack of zinc and copper discs, separated by salt-soaked cardboard. This “voltaic pile” was the world’s first synthetic battery, but Volta based its design on something far older—the body of the electric eel.

This infamous fish makes its own electricity using an electric organ that makes up 80 percent of its two-meter length. The organ contains thousands of specialized muscle cells called electrocytes. Each only produces a small voltage, but together, they can generate up to 600 volts—enough to stun a human, or even a horse. They also provided Volta with ideas for his battery, turning him into a 19th-century celebrity.

Two centuries on, and batteries are everyday objects. But even now, the electric eel isn’t done inspiring scientists. A team of researchers led by Michael Mayer at the University of Fribourg have now created a new kind of power source that ingeniously mimics the eel’s electric organ. It consists of blobs of multicolored gels, arranged in long rows much like the eel’s electrocytes. To turn this battery on, all you need to do is to press the gels together.

Unlike conventional batteries, the team’s design is soft and flexible, and might be useful for powering the next generation of soft-bodied robots. And since it can be made from materials that are compatible with our bodies, it could potentially drive the next generation of pacemakers, prosthetics, and medical implants. Imagine contact lenses that generate electric power, or pacemakers that run on the fluids and salts within our own bodies—all inspired by a shocking fish.

To create their unorthodox battery, the team members Tom Schroeder and Anirvan Guha began by reading up on how the eel’s electrocytes work. These cells are stacked in long rows with fluid-filled spaces between them. Picture a very tall tower of syrup-smothered pancakes, turned on its side, and you’ll get the idea.

When the eel’s at rest, each electrocyte pumps positively charged ions out of both its front-facing and back-facing sides. This creates two opposing voltages that cancel each other out. But at the eel’s command, the back side of each electrocyte flips, and starts pumping positive ions in the opposite direction, creating a small voltage across the entire cell. And crucially, every electrocyte performs this flip at the same time, so their tiny voltages add up to something far more powerful. It’s as if the eel has thousands of small batteries in its tail; half are pointing in the wrong direction but it can flip them at a whim, so that all of them align. “It’s insanely specialized,” says Schroeder.

How an electric eel’s electrocytes work (Schroeder et al. / Nature)

He and his colleagues first thought about re-creating the entire electric organ in a lab, but soon realized that it’s far too complicated. Next, they considered setting up a massive series of membranes to mimic the stacks of electrocytes—but these are delicate materials that are hard to engineer in the thousands. If one broke, the whole series would shut down. “You’d run into the string-of-Christmas-lights problem,” says Schroeder.

In the end, he and Guha opted for a much simpler setup, involving lumps of gel that are arranged on two separate sheets. Look at the image below, and focus on the bottom sheet. The red gels contain saltwater, while blue ones contain freshwater. Ions would flow from the former to the latter, but they can’t because the gels are separated. That changes when the green and yellow gels on the other sheet bridge the gaps between the blue and red ones, providing channels through which ions can travel.

Here’s the clever bit: The green gel lumps only allow positive ions to flow through them, while the yellow ones only let negative ions pass. This means (as the inset in the image shows) that positive ions flow into the blue gels from only one side, while negative ions flow in from the other. This creates a voltage across the blue gel, exactly as if it was an electrocyte. And just as in the electrocytes, each gel only produces a tiny voltage, but thousands of them, arranged in a row, can produce up to 110 volts.

Schroeder et al. / Nature

The eel’s electrocytes fire when they receive a signal from the animal’s neurons. But in Schroeder’s gels, the trigger is far simpler—all he needs to do is to press the gels together.

It would be cumbersome to have incredibly large sheets of these gels. But Max Shtein, an engineer at the University of Michigan, suggested a clever solution—origami. Using a special folding pattern that’s also used to pack solar panels into satellites, he devised a way of folding a flat sheet of gels so the right colors come into contact in the right order. That allowed the team to generate the same amount of power in a much smaller space—in something like a contact lens, which might one day be realistically worn.

For now, such batteries would have to be actively recharged. Once activated, they produce power for up to a few hours, until the levels of ions equalize across the various gels, and the battery goes flat. You then need to apply a current to reset the gels back to alternating rows of high-salt and low-salt. But Schroeder notes that our bodies constantly replenish reservoirs of fluid with varying levels of ions. He imagines that it might one day be possible to harness these reservoirs to create batteries.

Essentially, that would turn humans into something closer to an electric eel. It’s unlikely that we’d ever be able to stun people, but we could conceivably use the ion gradients in our own bodies to power small implants. Of course, Schroeder says, that’s still more a flight of fancy than a goal he has an actual road map for. “Plenty of things don’t work for all sorts of reasons, so I don’t want to get too far ahead of myself,” he says.

It’s not unreasonable to speculate, though, says Ken Catania from Vanderbilt University, who has spent years studying the biology of the eels. “Volta’s battery was not exactly something you could fit in a cellphone, but over time we have all come to depend on it,” he says. “Maybe history will repeat itself.”

“I’m amazed at how much electric eels have contributed to science,” he adds. “It’s a good lesson in the value of basic science.” Schroeder, meanwhile, has only ever seen electric eels in zoos, and he’d like to encounter one in person. “I’ve never been shocked by one, but I feel like I should at some point,” he says.








Письмо с душой из Marins Park Hotel Екатеринбург

Сотрудничество с БГТУ: студенты проходят практику в депо «Вязьма»

Бизнесу усиливают защиту: двойной канал связи для безопасности

Marins Park Hotel Ростов – это больше, чем просто отель


First confirmed death during Trump ICE raid is a farmworkers at a California cannabis facility

Dow futures sink as Trump keeps pushing tariffs while White House suggests Powell’s job could be at risk

ICE is 'supercharging detention' with 'flagrantly unlawful' policy: lawyers

Son Of British Boxing Legend Retires From The Sport Aged Just 24: “Won’t Be Fighting Again”


Предзимние туманы

В Курской области мужчину осудили за угрозу убийством матери

Смертельное ДТП на Вольской. Водитель "Чангана" оказался злостным нарушителем ПДД

Беспроводной сканер штрих-кодов Heroje S-H29W


I've swapped modern live service games for a browser game that's been running since 2009

Those shadow giants in the distance in Elden Ring Nightreign are over 2 miles tall⁠—almost as big as the Erdtree⁠—and nobody even mentions them in the game

The Expanse RPG's developers are 'humbled' by comparisons to BioWare's heyday, but don't expect it to be a straight Mass Effect clone: 'We make our story a little bit differently'

MMORPG Lord Nine: Infinite Class выпустят в Юго-Восточной Азии 31 июля



Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Вот билет на контент, на эксплойт билетов нет

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!


Церемония прощания с режиссёром Юрием Морозом пройдёт в Москве 16 июля

«Сила в команде»: судебные приставы Кузбасса приняли участие во всероссийских хоккейных соревнованиях среди силовиков

Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом


Эту одежду многие уже давно выкинули, а зря: топ-7 стильных в 2025 году вещей, которые и через 100 лет будут в моде

«Союз-Аполлон» — вторая встреча над Эльбой. А можем повторить?

Синоптик Леус: 45 процентов месячной нормы осадков выпало в столичном регионе

Москва. Красота Храма Василия Блаженного


Кудерметова стала первой россиянкой, выигравшей парный разряд Уимблдона с 2017 года

Минниханов о победе Кудерметовой на Уимблдоне: мы гордимся!

Теннистка Кудерметова впервые в карьере выиграла Уимблдон в парном разряде

Медведев стал обладателем Кубка короля в Испании.


Апелляция: Экс-замминистра обороны Иванов и растрата 3,9 млрд рублей

АвтоВАЗ отгружает Lada Iskra дилерам. Цены объявят на этой неделе

МВД: мошенники крадут аккаунты «Госуслуг» под предлогом поступления в вуз

(НЕ)СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США ПОДОЗРЕВАЮТ В ПОСТАНОВКЕ СЦЕНЫ ПОКУШЕНИЯ НА ТРАМПА. СЕНСАЦИЯ! Новости. В.В. Путин, Дональд Трамп. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!


Музыкальные новости

Музыканты поделились чувствами после прощального концерта Оззи Осборна

В Петербурге назвали имена лауреатов конкурса вокалистов Елены Образцовой

Создание Ремикса. Создание ремикса музыки. Создание хитовых ремиксов музыки.

Беременная фанатка разочаровалась в Басте: жена рэпера не стала молчать


Росгвардейцы из Чеченской Республики стали победителями и призерами чемпионата Северо-Кавказского округа Росгвардии по комплексному единоборству

Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Пора пригласить певца A.SERGIO для участия в теле- и радиопрограммах, подкастах и шоу!


Кабинет Артиста в Яндекс. Кабинет Артиста в Яндекс Музыке.

Жители Прикамья активно покупают билеты на транспорт в отделениях Почты России

Бизнесу усиливают защиту: двойной канал связи для безопасности

ФК «Спартак» продлил контракт с полузащитником Мартинсом


Красные арки, синяя подсветка. В Москве строят новые пешеходные мосты

СМИ: Байкер разбился насмерть в ДТП с машиной на Раменской пойме в Подмосковье

Вскрытие без последствий – сервис «Спас-замков»

КАМАЗ-4280 начал тестовую эксплуатацию на маршруте в Подмосковье


Посол Акира Муто: Япония будет приветствовать возможную встречу Путина и Трампа

В РФ раскрыли замысел Трампа после его попыток шантажировать Путина

"Пока Путин не заметит это безобразие": Пономарев резко высказался о легионерах в РПЛ

Путин отметил успех школьников на Международной химической олимпиаде.




Врач-офтальмолог Элина Санторо: как выбрать идеальные солнцезащитные очки

Врач-трихолог Мадина Осман: как часто можно делать пересадку волос

Косметолог Наталья Рябинова: в чем разница между эстетическим и медицинским трихологом

Травмированного на репетиции в цирке Москвы акробата выписали из больницы


ВСУ атаковали дронами женщин под Сумами: Били за надпись "Мы русские"


Росгвардейцы из Чеченской Республики стали победителями и призерами чемпионата Северо-Кавказского округа Росгвардии по комплексному единоборству

"Пока Путин не заметит это безобразие": Пономарев резко высказался о легионерах в РПЛ

Травмированного на репетиции в цирке Москвы акробата выписали из больницы

«Турбозавры» поучаствовали в Дне московского транспорта


Лукашенко заявил о необходимости проверки чиновников за манипуляции с ценами.

Лукашенко встретился в Минске с делегацией Петербурга для обсуждения сотрудничества

Лукашенко предложил Петербургу ремонтировать всю белорусскую технику

Петербургская делегация провела переговоры с президентом Беларуси в Минске


Сергей Собянин: роботы и электромашины на страже московских улиц

Сергей Собянин: В Москве появятся три новых пешеходных моста к 2027 году


Губернатор Андрей Бочаров принимает участие в образовательной программе Сбера

РЭО запускает акселератор для экологических центров на базе Плехановского университета

ГК «АСНА» внедрила систему продвинутой аналитики «Дельта BI»

Позднякова: температура в Москве останется выше климатической нормы


(НЕ)СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США ПОДОЗРЕВАЮТ В ПОСТАНОВКЕ СЦЕНЫ ПОКУШЕНИЯ НА ТРАМПА. СЕНСАЦИЯ! Новости. В.В. Путин, Дональд Трамп. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!

Жители Прикамья активно покупают билеты на транспорт в отделениях Почты России

АвтоВАЗ отгружает Lada Iskra дилерам. Цены объявят на этой неделе

Многим рискует: юрист сказал, как сидит «золотой» экс-полковник Захарченко


Защищённый планшет Saotron RT-W11J на базе ОС Windows10

Фестиваль духовых оркестров пройдет в трех городах Поморья по случаю Дня ВМФ

Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса

В городе Барнауле стартовал третий этап смотра-конкурса на звание "Лучшее звено газодымозащитной службы" среди Главных управлений МЧС России


Крыму и еще 24 регионам России спишут долги на миллиарды рублей

Феодосия получила 150 миллионов на ремонты дворов - где начнут работы

Под Симферополем горят десятки гектаров леса

Десятки улиц Симферополя остались без света 14 июля


«Сила в команде»: судебные приставы Кузбасса приняли участие во всероссийских хоккейных соревнованиях среди силовиков

В Москве мужчина ограбил магазин на АЗС, угрожая пистолетом

В Подмосковье за один вечер молнии три раза ударили в дома

АвтоВАЗ отгружает Lada Iskra дилерам. Цены объявят на этой неделе














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *