Ученые использовали фигуру оригами для создания батареи.
Исследователями Бингемтонского университета в Нью-Йорке была создана новая батарея, складывающаяся как фигура оригами «звездочка ниндзя», специально для питания биосенсоров и других небольших устройств в сложных полевых условиях.
Шокеун «Шон» Чой (Seokheun «Sean» Choi) и два его ученика разработали устройство, микробный топливный элемент, работающее с помощью бактерий, находящихся в нескольких каплях грязной воды. Результаты совместной работы были опубликованы в журнале Bioelectronics.
Чой ранее разрабатывал батареи, используя фигуры оригами. Первый дизайн, напоминающий спичечный коробок, соединял вместе четыре модуля. Версия «звездочки ниндзя», размеры которой около 6,35 см в ширину, последовательно соединяет восемь небольших батарей, обладает повышенной мощностью и электрическим напряжением.
«В прошлый раз мы доказывали работоспособность концепции. Мощность измерялась в нановаттах», говорит Чой, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники. «На этот раз мы увеличили мощность до уровня микроватт. Мы можем питать светодиод в течение приблизительно 20 минут или обеспечить энергией другие типы биосенсоров».
Биосенсоры на основе бумаги включают в себя тесты на беременность и тестирование на ВИЧ. «Чувствительность таких тестов ограничена, а созданная батарея может позволить использовать более сложные флуоресцентные или электрохимические биосенсоры в развивающихся странах. Коммерчески доступные батареи слишком расточительны и дороги для такого использования», рассказывает он.
«В конечном счете, я хотел бы разработать всегда готовые к использованию, легко перерабатываемые, доступные био-батареи для использования в регионах с ограниченными условиями».
Дизайн батареи предполагает складывание материала в звезду с одним входом в ее центре и электрическими контактами расположенными с каждой стороны. После того, как несколько капель неочищенной воды помещают во входное отверстие, устройство может быть раскрыто, после чего оно принимает форму, похожую на фризби, что позволяет каждому из восьми топливных элементов работать. Каждый модуль представляет собой сэндвич из пяти функциональных слоев со своим собственным анодом, протонной обменной мембраной и воздушным катодом.
Оригинальная батарея, размером всего со спичечный коробок, созданная учеными, может быть произведена примерно за 5 центов. Новая батарея «звездочка ниндзя» будет стоить дороже — примерно 70 центов — отчасти потому, что она использует не только фильтровальную бумагу, но и углеродную ткань для анода, а также медную ленту. Следующая цель команды состоит в том, чтобы произвести устройство полностью на бумажной основе, имеющее мощность как у новой конструкции, но более низкую цену.