В Университете Макгилла совершили прорыв в области экологичных источников питания: учёные из Института устойчивого развития в области инженерии и дизайна имени Троттье разработали инновационную батарею, которая способна изменить будущее носимых устройств и медицинских имплантатов.
Созданная исследователями батарея сочетает в себе гибкость, эффективность и экологичность. Она легко сгибается и растягивается, а по окончании срока службы естественным образом разлагается в окружающей среде. Главная цель разработки — существенно сократить объёмы отходов от аккумуляторов, которые массово используются в носимой электронике.
Инициатором проекта выступила доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Шармиста Бхадра. Наблюдая за постоянным потоком отработанных аккумуляторов в лаборатории, она задалась вопросом: можно ли создать источник питания, который будет одновременно эластичным, биоразлагаемым и работоспособным?
Ключевым решением стало замещение традиционных тяжёлых металлов в электродах на биоразлагаемые материалы. Исследователи столкнулись с проблемой: хотя магний и молибден разлагаются быстрее обычных металлов, их производительность зачастую оказывается недостаточной. В частности, на поверхности магния образовывался слой, блокирующий реакцию с электролитом, что снижало напряжение и сокращало срок службы батареи.
Выход из ситуации подсказали природные кислоты. Учёные обнаружили, что лимонная и молочная кислоты в сочетании с желатином эффективно предотвращают образование барьерного слоя на металле. Это открытие позволило значительно повысить производительность батареи и продлить её работоспособность. Любопытно, что идея использовать лимонную кислоту родилась благодаря детскому научно‑популярному эксперименту с лимонной батарейкой.
Для придания аккумулятору необходимой гибкости исследователи применили оригинальный подход: кислоты были интегрированы в желатиновую основу, создав мягкий и эластичный электролит. Дополнительную подвижность конструкции обеспечила техника киригами — особый способ разрезов, позволяющий материалу растягиваться и изгибаться без повреждений. В ходе испытаний батарея с киригами‑структурой успешно растягивалась на 80 % без потери функциональности.
Практические испытания подтвердили работоспособность изобретения. Учёным удалось запитать от новой батареи датчик давления — устройство, надеваемое на палец. Полученное напряжение составило около 1,3 В, что немного уступает стандартным 1,5 В батарейки AA, но вполне достаточно для работы носимой электроники.
По мнению разработчиков, технология открывает широкие перспективы для имплантируемых медицинских устройств, гибкой носимой электроники и датчиков Интернета вещей. Сейчас команда ищет индустриальных партнёров для дальнейшего развития проекта. В планах — миниатюризация батареи для медицинских имплантатов, повышение общей производительности и интеграция с полностью биоразлагаемыми электронными схемами.
Шармиста Бхадра подчёркивает: главная миссия проекта — борьба с нарастающей проблемой электронных отходов. Огромное количество выброшенной электроники годами скапливается на свалках, а системы переработки остаются недостаточно эффективными. Часть отходов даже экспортируется в страны с низким уровнем дохода. Разработка биоразлагаемых источников питания может стать важным шагом к решению этой глобальной экологической проблемы.