แหล่งพลังงานใหม่มีความคล้ายคลึงที่น่าตกใจกับอวัยวะที่ผลิตกระแสไฟฟ้าภายในปลาไหลไฟฟ้า
อวัยวะของปลาไหลไฟฟ้าประดิษฐ์เหล่านี้ประกอบด้วยเว็บสล็อตออนไลน์พอลิเมอร์ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบที่เรียกว่าไฮโดรเจล อุปกรณ์คล้ายแบตเตอรี่ที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นดังกล่าว ซึ่งอธิบายออนไลน์เมื่อวันที่ 13 ธันวาคมในNatureสามารถให้พลังงานแก่หุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่ม หรือเทคโนโลยีสวมใส่และฝังเทียมเจเนอเรชันถัดไป
Jian Xu วิศวกรจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐลุยเซียนาในแบตันรูชกล่าวว่า
“เป็นวิธีที่ชาญฉลาดมาก” ในการสร้างแหล่งพลังงานที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และ “มีอนาคตที่สดใสสำหรับการค้าขาย” กล่าว
แหล่งพลังงานชนิดใหม่นี้ถูกจำลองตามแถวของเซลล์ที่เรียกว่าอิเล็กโทรไซต์ในอวัยวะไฟฟ้าที่ไหลไปตามร่างกายของปลาไหลไฟฟ้า เมื่อปลาไหลกัดเหยื่อ อะตอมของโพแทสเซียมและโซเดียมที่มีประจุบวกภายในและระหว่างเซลล์เหล่านี้จะไหลไปยังหัวของปลาไหล ทำให้อิเล็กโตรไซต์แต่ละส่วนเป็นบวกและส่วนปลายเป็นลบ การตั้งค่านี้จะสร้างแรงดันไฟฟ้าประมาณ 150 มิลลิโวลต์ในแต่ละเซลล์ Michael Mayer นักชีวฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Fribourg ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ อธิบายว่า แรงดันไฟฟ้าของอิเล็กโตรไซต์เหล่านี้รวมกันเป็นชุดของแบตเตอรี่ AAA ที่ให้พลังงานกับไฟฉาย โดยรวมแล้ว อิเล็กโทรไซต์ของปลาไหลสามารถสร้างโวลต์ได้หลายร้อยโวลต์
เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่างภาพ
เซลล์ปลาไหลประดิษฐ์
เซลล์เจล เซลล์ ปลาไหลประดิษฐ์แต่ละเซลล์เป็นสายโซ่ของไฮโดรเจลสี่ตัว จากเจลสีแดงหนึ่งไปยังอีกเจลหนึ่ง คั่นกลางระหว่างแผงโพลีเอสเตอร์และเชื่อมต่อกับเซลล์อื่นๆ
THOMAS SCHROEDER และ ANIRVAN GUHA
เมเยอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ผสมไฮโดรเจลสี่ชนิด ซึ่งเมื่อจัดคิวตามลำดับเฉพาะ จะเลียนแบบหน้าที่ของอิเล็กโทรไซต์ นักวิจัยได้คิดค้นกลยุทธ์สองสามวิธีในการร้อยเซลล์เทียมสี่เจลกับเซลล์อื่น เทคนิคหนึ่งเกี่ยวข้องกับการพิมพ์กริดไฮโดรเจลลงบนแผ่นโพลีเอสเตอร์สองแผ่น จากนั้นจึงวางแผ่นหนึ่งทับอีกแผ่นหนึ่งเพื่อให้ไฮโดรเจลตัดกันเหมือนฟันซิป อีกวิธีหนึ่ง การพิมพ์ไฮโดรเจลทั้งหมดบนแผ่นเดียวแล้วพับแผ่นเจลที่ซ้อนกันเหมือนแพนเค้ก
นักวิจัยได้ออกแบบองค์ประกอบทางเคมีของไฮโดรเจลทั้งสี่เพื่อให้ทันทีที่เจลทั้งหมดของเซลล์เดียวสัมผัสกัน อะตอมโซเดียมที่มีประจุบวกของพวกมันจะพุ่งไปที่ปลายด้านหนึ่งของรายการและอะตอมของคลอไรด์เชิงลบก็ไหลเข้าหาอีกด้านหนึ่ง เซลล์ประดิษฐ์สี่เจลแต่ละเซลล์สร้างกระแสไฟฟ้าได้ 130 ถึง 185 มิลลิโวลต์ เช่นเดียวกับเซลล์ไฟฟ้าจริง และเซลล์ปลาไหลประดิษฐ์ 612 เซลล์ที่ผลิตควบคู่กันนั้นผลิตไฟฟ้าได้ 110 โวลต์ ซึ่งคล้ายกับของเต้าเสียบในครัวเรือน
เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่างภาพ
แผ่นไฮโดรเจล
การรับ ภาระ แผ่นโพลีเอสเตอร์ที่มีไฮโดรเจลพิมพ์ในรูปแบบที่แม่นยำจะพับขึ้นเพื่อให้ไฮโดรเจลเรียงซ้อนกันคล้ายกับเซลล์ในอวัยวะที่ผลิตไฟฟ้าของปลาไหลไฟฟ้า
THOMAS SCHROEDER และ ANIRVAN GUHA
น่าเสียดายที่อวัยวะของปลาไหลประดิษฐ์นั้นไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับอวัยวะทางชีววิทยาของพวกมัน Mayer กล่าว ดังนั้นระบบไฮโดรเจลที่สร้างขึ้นสำหรับการศึกษานี้สามารถให้พลังงานแก่เครื่องมือที่ใช้พลังงานต่ำมากเท่านั้น “อุปกรณ์ที่เราใกล้จะจ่ายไฟมากที่สุดน่าจะเป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจ” เมเยอร์กล่าว แต่เขาคิดว่าการปรับแต่งการตั้งค่าไฮโดรเจลให้เลียนแบบอวัยวะไฟฟ้าปลาไหลจริง ๆ อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น เช่นการพิมพ์เจลทินเนอร์อาจทำให้แหล่งพลังงานเหล่านี้อุ้มน้ำได้มากขึ้น
เมเยอร์ยังต้องการคิดหาวิธีใหม่ในการชาร์จอวัยวะเทียม ปัจจุบันนักวิจัยต้องต่ออุปกรณ์เข้ากับแหล่งพลังงานภายนอกที่ขับอนุภาคที่มีประจุของไฮโดรเจลกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้น เหมือนกับการเสียบแบตเตอรี่เข้ากับแท่นชาร์จ
“อย่างน้อยสำหรับฉัน จอกศักดิ์สิทธิ์คือการออกแบบสิ่งนี้ เพื่อให้สามารถชาร์จตัวเองภายในร่างกายได้” เมเยอร์กล่าว เขาจินตนาการถึงอวัยวะของปลาไหลประดิษฐ์ที่ดักจับพลังงานที่กักเก็บไว้โดยการแยกประจุตามธรรมชาติทั่วร่างกาย เช่น ระหว่างกระเพาะอาหารซึ่งมีประจุบวกและเนื้อเยื่อรอบข้าง แหล่งพลังงานที่ยืดหยุ่น เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และโปร่งใสดังกล่าวอาจกระตุ้นเซ็นเซอร์ตรวจสุขภาพที่ฝัง ปั๊มอินซูลิน หรือคอนแทคเลนส์ไฮเทคที่ฉายภาพเสมือนบนแนวสายตาของผู้สวมใส่
หมายเหตุบรรณาธิการ: เรื่องราวนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 29 มกราคม 2018 เพื่อชี้แจงว่าแรงดันไฟฟ้าไม่ใช่การวัดพลังงาน และวันที่ 28 ธันวาคม 2017 เพื่อแก้ไขวันที่เผยแพร่ออนไลน์ของบทความใน Natureสล็อตออนไลน์
