sabato 23 dicembre 2017

Le future batterie saranno ispirate alle anguille elettriche?

Gli scienziati hanno sviluppato una batteria ispirata al sistema nervoso di un pesce sudamericano. 

https://www.nature.com/articles/d41586-017-08325-yI ricercatori dell'Adolphe Merkle (AMI), dell'Università di Friburgo hanno sviluppato una batteria biocompatibile ispirata alle anguille elettriche. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato come fonte di energia per pacemaker, sensori o protesi. 

Le batterie autonome che attingano la loro energia da un sistema organico potrebbero diventare una realtà, secondo questo lavoro svolto in collaborazione con le Università del Michigan e della California a San Diego. Lo studio è stato pubblicato mercoledì 13 dic. sulla rivista Nature

Il team di Michael Mayer dell'AMI è stato ispirato dal pesce sudamericano comunemente noto come anguilla elettrica (Electrophorus electricus), sebbene non appartenga alla famiglia dell'anguilla. È in grado di generare fino a 600 volt e 100 watt per attaccare la preda o difendersi, ma può anche modulare la sua produzione elettrica per navigare in acque agitate o individuare il prossimo pasto. 

L'organo elettrico dell'anguilla è composto da cellule lunghe e sottili, gli elettrociti, che si estendono per oltre l'80% della lunghezza del suo corpo. Controllati dal sistema nervoso, generano una bassa tensione permettendo agli ioni sodio di precipitare all'interno della cellula e gli ioni di potassio di fuoriuscirne. 

I ricercatori hanno quindi progettato una fonte di energia basata sullo stesso principio. Genera elettricità in base alla differenza di salinità tra i comparti acqua dolce e acqua salata separati da membrane ioniche selettive. Il posizionamento di questi scomparti e membrane in sequenze ripetute centinaia di volte - proprio come le batterie di una torcia elettrica - può generare fino a 110 volt, semplicemente dal sale e dall'acqua. 

Ogni componente di questa fonte di energia è costituito da un idrogel, una gabbia polimerica dall'aspetto solido, che contiene acqua e lascia passare gli ioni di sale. Questi componenti possono essere assemblati su pellicola di plastica trasparente utilizzando una stampante 3D. Come nell'anguilla elettrica, la fonte di energia è costituita da singoli compartimenti di piccola capacità. Il pesce genera tensione attraverso il suo sistema nervoso, mentre la batteria mette in contatto tutte le cellule stampate contemporaneamente, grazie a una tecnica di piegatura del film stampato. 

I risultati sono comunque ancora lontani dal raggiungere le capacità dell'anguilla, indica l'Università di Friburgo in una dichiarazione. Secondo Michael Mayer, la sfida più grande sarà sfruttare l'energia metabolica del corpo. 

Questo potrebbe essere fatto ad esempio mobilitando le differenze di ioni in diverse aree, come i liquidi gastrici, o convertendo l'energia meccanica dei muscoli in energia elettrica. Potrebbe quindi essere memorizzato e trasmesso da un dispositivo elettrico artificiale. 

Integrare questa tecnologia nel cuore di un organismo vivente potrebbe fornire una fonte di energia biocompatibile e flessibile che può essere ricaricata all'interno del sistema biologico stesso. 

Tra le possibili applicazioni ci sono i pacemaker, vari sensori, pompe che erogano farmaci o addirittura lenti a contatto con display integrato. Un tale metodo eliminerebbe la necessità di un intervento chirurgico sostitutivo necessario per alcuni dispositivi.

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