劍橋大學從電鰻獲得靈感,開發出可自我修復之果凍電池

 

刊登日期:2024/9/20
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英國劍橋大學開發了一項可自我修復且柔軟可拉伸之「果凍電池(Jelly Batteries)」,可望應用於穿戴式科技、軟性機器人工學,甚至擴大至癲癇之類的疾病治療或藥物傳輸之大腦植入物等用途。果凍電池由含水量60%以上、具有3D網狀結構的聚合物水凝膠製成。一般電子產品使用以電子做為電荷載體的硬金屬材料,而果凍電池則使用以離子做為電荷載體的柔軟水凝膠。

可精確控制機械特性並模仿人體組織特性的水凝膠適用於軟性機器人或生物電子學,此類應用同時需要導電性與拉伸性,但導電性通常會隨著材料的拉伸而降低。對此,劍橋大學從使用特殊肌肉細胞擊暈獵物的電鰻獲得靈感,設計了一款由多層不同離子種類之水凝膠層組成的果凍電池。構成果凍電池的水凝膠可在不影響導電性的同時拉伸至原有長度的10倍以上。

此水凝膠使用了桶狀分子(barrel-shaped molecules)的葫蘆脲(Cucurbituril)在層間形成可逆結合,藉此產生強大的接著力,可拉伸且未產生層剝離與降低導電性。研究團隊開發了在多層離子水凝膠層間形成穩定界面的技術,並成功開發出可拉伸的果凍電池。果凍電池質地柔軟且與人體組織相容,未來可望應用於生物體植入物的用途。此外,除了柔軟之外,果凍電池堅固、能夠承受壓力而不變形,並具有損壞時可自行修復的能力。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240826_jelly-batteries.html
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