Ученые из Университета Бингемтона разработали генератор на основе бумаги, который превращает влагу из воздуха в электричество, для питания носимых устройств. В основе технологии — бактериальные споры, расщепляющие молекулы воды и создающие электрический заряд через ионный градиент. Дополнительный слой бумаги с особыми гидрофильными и гидрофобными свойствами усиливает захват влаги, повышая эффективность генерации энергии. Экологичные, гибкие и одноразовые устройства на бумажной основе могут стать идеальным источником питания для низкоэнергетических медицинских датчиков и систем доставки лекарств.
Носимая электроника, особенно в сфере здравоохранения, стала очень популярной за последние десять лет. Но проблема с питанием таких устройств до сих пор не решена. Традиционные батареи не обладают достаточной гибкостью и быстро разряжаются при долгой непрерывной работе. Альтернативой может быть беспроводная зарядка, но ее возможности ограничены радиусом действия и портативностью.
Ученые Университета Бингемтона разработали новый метод извлечения влаги из воздуха и ее превращения в электричество. Носимое устройство на основе бумаги постоянно вырабатывает энергию за счет улавливания воды.
Генератор использует бактериальные споры в качестве катализатора, расщепляющего молекулы воды на положительные и отрицательные ионы. Капилляры бумаги поглощают споры, создавая градиент с бóльшим количеством положительных ионов наверху, чем внизу. Этот дисбаланс приводит к электрическому заряду.
Дополнительный слой специальной бумаги, сочетающий гидрофобные и гидрофильные свойства, повышает эффективность поглощения влаги. Этот слой действует как насос, затягивая молекулы воды внутрь устройства и удерживая их до начала реакции.
Батареи, полностью изготовленные из бумаги, будут гибкими, носимыми, масштабируемыми и одноразовыми, не нанося вреда окружающей среде. Ученые считают, что их электрический генератор может использоваться для питания устройств с низким энергопотреблением, таких как датчики, системы доставки лекарств или устройства для электрической стимуляции.
Для дальнейшего развития необходимо увеличить выходную мощность, разработать метод хранения энергии и интегрировать его с другими технологиями сбора энергии. Разработчики также надеются уменьшить устройство до размеров микроэлектромеханических систем (МЭМС).
