Учёные создали гибкую батарею по образу электрических угрей

Учёные из Университета штата Пенсильвания представили инновационную гибкую батарею на основе гидрогеля, вдохновлённую принципами работы электрических угрей. Новая разработка способна обеспечить рекордную плотность мощности для устройств такого типа и может использоваться для питания медицинских имплантатов, носимой электроники и мягкой робототехники, при этом не содержа токсичных материалов и не требуя жёстких поддерживающих структур.

Команда исследователей создала батарею, послойно нанеся четыре различных типа гидрогелей — богатых водой проводящих материалов — в точной конфигурации, которая повторяет ионные процессы, позволяющие электрическим угрям генерировать мощные разряды. Ключевым достижением стало изготовление чрезвычайно тонких слоёв, толщиной всего 20 микрометров каждый, с помощью технологии центрифугирования. Это позволило значительно снизить внутреннее сопротивление материала и увеличить выходную мощность без необходимости внешней механической поддержки, что было проблемой для предыдущих подобных устройств.

Как пояснил Джозеф Наджем, доцент кафедры машиностроения и автор-корреспондент исследования, специалисты оптимизировали химический состав и вязкость гидрогелей, чтобы слои сохраняли механическую целостность и низкое электрическое сопротивление в процессе нанесения. Благодаря этому батарея остаётся гибкой, экологически стабильной и нетоксичной. Устройство способно сохранять воду в течение нескольких дней на воздухе и функционировать в экстремальном диапазоне температур от -80 до +27 градусов Цельсия, не замерзая.

Полученные источники питания демонстрируют плотность мощности около 44 кВт/м³, чего достаточно для эффективной работы имплантированных датчиков, контроллеров мягкой робототехники и носимой электроники. В будущем исследователи планируют работать над дальнейшим увеличением плотности мощности, улучшением эффективности перезарядки и возможностями самозарядки.

Исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.