Zinātnieki pētīja, kā elektriskie zuši ražo enerģiju un izmanto zināšanas, lai izveidotu mīkstas baterijas

Kent Hovind - Seminar7 (Part1) - Questions and Answers [MULTISUBS] (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Saspiests hidrogelpapīrs uzreiz rada 110 voltus elektroenerģiju

Autors Brian Santo, rakstnieks

Ir daži cilvēki, kuri varētu pāriet uz iespēju, ka viņu DNS saplūst ar kādu zušu DNS, lai satrauktu par to, ka cilvēki var burtiski šokēt, bet citi var nevēlēties riskēt kādu neparedzētu un, iespējams, sociāli neizdevīgu blakusparādību, piemēram, izdalot mucoproteīnu gļotas, lai saglabātu to svarus elastīgu un veselīgu. Un tieši tāpēc kāds izgudroja lapas ar hidrogeliem, kas atdarina mehānismu, ar kuru ezeri tiek izmantoti, lai radītu elektroenerģiju - nevajag zinātniskos eksperimentus ar ģenētiskajiem paņēmieniem, paldies.

Ar izsmalcinātību šī metode varētu radīt mākslīgu orgānu attīstību, kas var radīt dāsnu spiedienu uz medicīnas ierīcēm (piemēram, medikamentiem vai elektrokardiostimulatoriem), mākslīgiem orgāniem un protezēšanu (piemēram, paplašinātās realitātes kontaktlēcām).

Lielākā daļa dzīvnieku rada nelielu elektroenerģijas daudzumu. Process parasti ietver nātrija un kālija jonu pārnešanu uz priekšu un atpakaļ.

Zirņi ir attīstījuši veidu, kā pastiprināt jonu pārneses procesu ar atriebību. Mehānisms ir balstīts uz īpašu šūnu tipu, ko sauc par elektrokītu, no kuriem katrs var ražot vairāk nekā 150 milivoltu. Zušos tūkstošiem elektrokītu ir izkārtoti sērijā. Šīs rindas ir arī sakrautas. Bioloģija ir tāda, ka rindas un skursteņi ir efektīvi virkni, lai to potenciāls būtu apvienots.

Galīgais rezultāts ir tas, ka zuši spēj radīt simtiem voltu impulsu aptuveni 1 amp. Tajā pašā laikā spriegums un strāva parasti tiek mērīti nanoskaļņā.

Daudznozaru pētnieku komanda, kas atrodas Mičiganas universitātē kopā ar kolēģiem Friborgas universitātē (Šveicē) un San Diego Kalifornijas universitātē, meklēja līdzekļus, kā nodrošināt lielāku elektroenerģijas daudzumu nekā cilvēki, var radīt paši un tādā formātā, kas ir saderīgs ar bioloģiskajām sistēmām, - "bioloģiski saderīgs". Līdzekļu atdalīšana ar zušiem šķita daudzsološa iespēja.

Viņi izstrādāja loksnes (membrānas), kas pārklātas ar poliakrilamīda hidroģeļa punktiem (nodalījumiem), kas atgādina Candy Buttons papīra strēmeles. Lapas ir raksturotas ar atkārtotu katijonu un anjonu selektīvo hidrogelu secību, kas mainās ar zema sāļuma gēlu un augstu sāļuma gēlu. Katra atkārtota vienība ir tetrameer - polimērs, kas sastāv no četriem monomēriem. Ja bioloģiskās sistēmas bieži apmainās ar Na un K joniem, šī sistēma izmanto Na un hlorīdu.

Uzlādes selektīvi (dzelteni un zaļi) un saldūdens un sālsūdens (zilā un sarkanā krāsā) hidroģeļi, kas uzdrukāti uz lapas, kas ir izgriezta ar lāzeru Miura kroka formā. Attēls: Biofizikas grupa, Adolple Merkle institūts.

Tomēr nodalījumos jābūt precīzi sakārtotam. Sistēma izmanto to, ko pētnieki sauc par mērogojamu kraušanas vai locīšanas ģeometriju, kas nozīmē, ka ar membrānām var manipulēt, lai hidrogelu šūnas fiziski saskaras viens ar otru. Konkrēti, sistēma izmanto Miura kroku, kas arī tika izmantota, lai ielādētu saules paneļus satelītiem.

Pēc saskarsmes uzsākšanas katrs tetrameeris secīgi formē jonu vadāmus ceļus. Pētnieki teica, ka tas nosaka "elektrolītu gradientus desmitiem līdz tūkstošiem selektīvi caurlaidīgu nodalījumu", saskaņā ar to papīru .

Ar reverso elektrodialīzi katra no šīm tetrameerveida gēla šūnām radīja 130 līdz 185 mV, kas ir gandrīz līdzīga spriegumam, ko radījis zušu vienīgais elektrocīts.

Pētnieki teica, ka viņi ir izmantojuši šīs loksnes, lai izveidotu mākslīgu elektrisko orgānu, kas var radīt vienmērīgu, bet zemu strāvu. Tas ģenerē 110 voltus "pie atvērtas ķēdes" vai 27 milivatus uz kvadrātmetru uz gela šūnas.

Vairākos veidos mākslīgā orgānu kopējā veiktspēja vēl aizvien neatbilst zušu sistēmas elektrokultēm. Piemēram, pētnieki izstrādāja līdzekļus, lai atjaunotu viņu mākslīgo elektrisko orgānu un spēja to apgriezt ar vairākiem impulsiem, lai arī ar samazinātu efektivitāti.

Bet šī versija bija domāta, lai vienkārši pierādītu jēdzienus. Komanda ir pārliecināta, ka, veicot tālāku izpēti, tostarp ieviešot uzlabotas tehnoloģijas (piemēram, mikrofiltrācijas), to mākslīgo orgānu var uzlabot.

Viņi teica, ka, ja viņi var turpināt uzlabot tehnoloģiju, "tad šie mākslīgie elektriskie orgāni var atvērt durvis, lai nodrošinātu metabolismu noturīgu elektroenerģiju, lai nodrošinātu implantus, piederumus un citas mobilās ierīces."