UCLA phát triển thành công siêu tụ điện lấy năng lượng từ cơ thể để vận hành thiết bị cấy ghép
Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ đại học California, Los Angeles (UCLA) và đại học Connecticut đã vừa tạo ra một thiết bị lưu trữ năng lượng mới có thể lấy và lưu điện năng từ cơ thể người. Thiết bị này có thể gọi là một siêu tụ điện sinh học hay một cục pin protein dùng để cung cấp năng lượng cho những thiết bị cấy ghép trong cơ thể như máy điều hòa nhịp tim với nhiều ưu điểm mà pin truyền thống không thể có được.
Theo tài liệu nghiên cứu được công bố hồi đầu tháng nay, siêu tụ điện sinh học này bao gồm một thiết bị có khả năng thu thập năng lượng (harvester) và nó hoạt động bằng cách khai thác những chuyển động và nhiệt tỏa ra từ cơ thể để trích xuất điện tích từ các ion có trong chất lỏng trong cơ thể, chẳng hạn như máu, mồ hôi và huyết thanh. Điện cực của harvester được chế tạo bằng graphene xếp chồng lên các lớp protein đã được tùy biến. Các điện cực này sẽ thu thập năng lượng từ cơ thể người, chuyển tiếp đến harvester để lưu trữ.
Do graphene có thể được cán mỏng với độ dày chỉ vài nguyên tử nên các nhà nghiên cứu có thể tạo ra những siêu tụ điện siêu mỏng thay thế cho pin truyền thống. Không chỉ mỏng hơn sợi tóc, siêu tụ điện bằng graphene còn rất dẻo, có thể di chuyển, uốn cong hay vặn xoắn linh hoạt theo chuyển động của cơ thể.
Một ưu điểm nữa là siêu tụ điện được chế tạo bằng các vật liệu thân thiện sinh học như graphene vốn là một dạng carbon - một trong những thành phần hóa học cốt lõi tạo nên cơ thể người. Những thiết bị cấy ghép hiện tại hoạt động bằng pin cứng, chứa nhiều vật liệu độc hại có thể gây nhiễm độc cơ thể.
Là một siêu tụ điện, thiết bị nói trên còn có thể lưu trữ năng lượng ở mật độ cao hơn rất nhiều so với pin thông thường. Ngoài ra, tốc độ sạc/xả của siêu tụ điện cũng nhanh hơn, nội trở thấp, độ ổn định cao và đặc biệt là khả năng sử dụng chất lỏng bên ngoài làm chất điện phân.
Các nhà nghiên cứu cho rằng các thiết bị cấy ghép y tế sử dụng siêu tụ điện sẽ có thể hoạt động suốt đời, từ đó loại bỏ nhu cầu phải phẫu thuật định kỳ để thay thế pin vốn có thể gây những biến chứng nguy hiểm. Hiện tại, các siêu tụ điện này sẽ rất lý tưởng để sử dụng với máy điều hòa nhịp tim nhưng trong tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể triển khai với nhiều thiết bị cấy ghép khác như thiết bị kích thích não, dạ dày hay bọng đái.
Theo: Bleeping Computer
