แบตเตอรี่เลือด

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นในทางปฏิบัติ แต่มีปัญหามากมาย เมื่อเวลาผ่านไป อาจมีปัญหาในการเรียกเก็บเงิน บางคนหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง คนอื่นร้อนจัดหรือรั่วหรือระเบิดได้ พวกเขายังแข็งและบางครั้งก็เทอะทะ แล้วแทนที่จะเป็น AA มาตรฐานหรือลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ที่ยืดหยุ่นและบางอย่างเหลือเชื่อที่สามารถขับเคลื่อนด้วยเลือดหรือเหงื่อล่ะ ดูเหมือนจะดีขึ้นใช่ไหม?

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่สถาบัน Rensselaer Polytechnic Institute อ้างว่าพวกเขาได้สร้างแบตเตอรี่ดังกล่าวขึ้นมา ซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์ที่พบตามธรรมชาติในของเหลวในร่างกาย ผลการวิจัยซึ่งมีรายละเอียดในรายงาน Proceedings of the National Academy of Sciences ฉบับวันที่ 13 ส.ค. 2550 กำลังสร้างความตื่นตาตื่นใจในฐานะส่วนหนึ่งของ"แบตเตอรี่ชีวภาพ" ชนิดใหม่ที่ขาดของเหลวในร่างกายหรืออื่นๆ สารประกอบอินทรีย์. (ทีม RPI อ้างว่าพวกเขาสามารถวิ่งด้วยน้ำตาหรือปัสสาวะได้)

แบตเตอรี่ไม่เพียงบางเท่ากระดาษเท่านั้น โดยพื้นฐานแล้วมันคือกระดาษ อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ของแบตเตอรี่ทำมาจากเซลลูโลส ซึ่งประกอบเป็นกระดาษแบบดั้งเดิมและผลิตภัณฑ์กระดาษอื่นๆ [ที่มา: RPI ] ท่อนาโนคาร์บอนที่เรียงชิดกันประกอบขึ้นเป็นอีก 10 เปอร์เซ็นต์ ทำให้กระดาษมีความสามารถในการนำไฟฟ้าและทำให้กระดาษเป็นสีดำ ท่อนาโนถูกตรึงอยู่ในเนื้อผ้าของกระดาษ ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่ากระดาษนาโนคอมโพสิต ผู้เขียนบทความคนหนึ่งกล่าวว่าแบตเตอรี่ "ดู รู้สึก และมีน้ำหนักเท่ากับกระดาษ" [ที่มา: RPI ]

ด้วยการใช้นาโนเทคโนโลยี แบตเตอรี่มีขนาดเล็ก ยืดหยุ่น และเป็นแหล่งอิเล็กโทรไลต์แบบเติม ตราบเท่าที่คุณกิน ทำให้แบตเตอรี่นี้เหมาะสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ เมื่อใช้แบตเตอรี่ให้ห่างจากร่างกายมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์แช่กระดาษไว้ในของเหลวไอออนิก (เกลือในรูปของเหลว) ซึ่งให้อิเล็กโทรไลต์

โครงสร้างเหมือนกระดาษของแบตเตอรี่ทำให้แบตเตอรี่มีความยืดหยุ่นสูง ทีมวิจัยของ RPI เชื่อว่าในอนาคตแบตเตอรี่สามารถพิมพ์เป็นแผ่นยาว ซึ่งสามารถตัดเป็นแบตเตอรี่ขนาดเล็กรูปทรงกำหนดเองได้ กระดาษนาโนคอมโพสิตสามารถเจาะรูหรือตัดเป็นรูปทรงที่ผิดปกติและทำงานต่อไปได้ สามารถนำแผ่นมาประกบกันหลายแผ่นเพื่อเสริมพลังให้กับรากฟันเทียมทางการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ หัวใจเทียมหรืออวัยวะเทียมขั้นสูง แบตเตอรี่จะพอดีกับใต้ผิวหนังได้อย่างง่ายดายโดยไม่ทำให้รู้สึกไม่สบาย

เนื่องจากของเหลวไอออนิกที่ใช้ไม่แข็งตัวหรือระเหยเหมือนน้ำ แบตเตอรี่จึงสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่างๆ ตั้งแต่ -100 องศาฟาเรนไฮต์ จนถึง 300 องศาฟาเรนไฮต์ ความทนทานต่ออุณหภูมิและน้ำหนักเบาทำให้ผู้ผลิตรถยนต์และเครื่องบินซึ่งทั้งคู่ต้องการวัสดุที่เบาและทนทาน อาจต้องเผชิญ

นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังแบตเตอรี่อ้างว่าอุปกรณ์ของพวกเขามีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเพราะสามารถทำหน้าที่เป็น "ทั้งแบตเตอรี่พลังงานสูงและตัวเก็บประจุแบบพิเศษกำลังสูง" [แหล่งที่มา: RPI ] ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ช่วยให้สามารถระเบิดพลังงานได้อย่างรวดเร็วและรวดเร็ว ซึ่งอาจขยายขอบเขตการใช้งานเทคโนโลยีที่หลากหลายอยู่แล้ว

แบตเตอรี่ซึ่งถือว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากขาดสารเคมีและเนื้อหาที่มีเซลลูโลสสูง ได้รับการประกาศในฤดูร้อนปี 2550 แต่อาจต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะพร้อมสำหรับการผลิตออกจากสายการผลิตเป็นแผ่นยาว ทีมวิจัย RPI กล่าวว่า ในระหว่างนี้ พวกเขากำลังพยายามเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และหาวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการผลิต

­

­­

ไม่ใช่แค่นักวิจัยที่ Rensselaer Polytechnique Institute ที่ทำงานเกี่ยวกับแบตเตอรี่ชีวภาพ บริษัท อื่น ๆ มหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยหลายแห่งกำลังแข่งขันกันเพื่อผลิตแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถปิดสารประกอบอินทรีย์ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งของเหลวของมนุษย์ นักวิจัยพิจารณาว่าน้ำตาลและกลูโคสใน เลือดของมนุษย์อาจเป็นแหล่งพลังงานอันมีค่า เนื่องจากเกิดขึ้นตามธรรมชาติ เข้าถึงได้ง่าย และไม่ปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย

ในปี พ.ศ. 2546 นักวิจัยชาวญี่ปุ่นที่ห้องปฏิบัติการวิจัยนาโนเทคโนโลยีของพานาโซนิคประกาศว่าพวกเขากำลังพยายามสกัดพลังงานจากระดับน้ำตาลในเลือด ในขณะนั้น พวกเขากำลังใช้เอ็นไซม์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบบ่อยครั้งของแบตเตอรี่ชีวภาพอันเนื่องมาจากคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา เพื่อดึงอิเล็กตรอนจากกลูโคส สองปีต่อมา ทีมวิจัยชาวญี่ปุ่นอีกทีมหนึ่งจากมหาวิทยาลัย Tohoku ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการสร้าง "เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ" ขนาดเล็ก เซลล์ของพวกมันสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานให้กับอุปกรณ์ทางการแพทย์ขนาดเล็ก เช่น การปลูกถ่ายเพื่อวัดระดับน้ำตาลในเลือดในผู้ป่วยเบาหวาน เทคโนโลยีดังกล่าวในอนาคตอาจใช้เหมือนกับกระดาษนาโนคอมโพสิตของ RPI เพื่อขับเคลื่อนหัวใจ เทียม ด้วยเลือดที่ไหลผ่านและรอบๆ

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2548 นักวิทยาศาสตร์ในสิงคโปร์ได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่ใช้ปัสสาวะของมนุษย์เป็นเชื้อเพลิง แม้จะมีแหล่งพลังงานที่อาจทำให้หมดประจุ แต่แบตเตอรี่ก็มีการใช้งานที่หลากหลาย นักวิจัยกล่าวว่าอุปกรณ์ของพวกเขามีขนาดเท่ากับบัตรเครดิตและสามารถเป็นพื้นฐานของชุดตรวจโรคแบบใช้แล้วทิ้งที่มีราคาไม่แพง (ปัสสาวะถูกใช้เพื่อตรวจหายาและโรคบางชนิดแล้ว) สิ่งที่ทำให้อุปกรณ์มีประโยชน์อย่างยิ่งคือการรวมแบตเตอรี่และอุปกรณ์ทดสอบไว้ในชิปแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง ลองนึกภาพชุดทดสอบที่บ้านสำหรับโรคต่างๆ เช่นมะเร็งหรือตับอักเสบแบบใช้ครั้งเดียว นักวิจัยคนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับโครงการนี้กล่าวว่าแบตเตอรี่ยังสามารถปรับให้เข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ได้อีกด้วย นักปีนเขาที่หลงทางอาจใช้อันหนึ่งเพื่อเสริมกำลัง aโทรศัพท์มือถือสำหรับการโทรฉุกเฉินสั้น ๆ

ยักษ์ใหญ่ด้านอิเล็กทรอนิกส์ Sony ประกาศในเดือนสิงหาคม 2550 ว่าได้สร้างแบตเตอรี่ที่ได้รับพลังงานจากน้ำตาลเช่นกัน การสาธิตครั้งหนึ่งแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ขนาดเล็กดึงพลังงานจากสารละลายกลูโคส ในการสาธิตอีกครั้ง แบตเตอรี่ได้จิบเครื่องดื่มเกลือแร่เพื่อเติมพลัง

หากแบตเตอรีที่ใช้ปัสสาวะหรือเครื่องดื่มเกลือแร่ไม่แปลกพอ ทีมวิจัยของเกาหลีใต้อาจผลิตอุปกรณ์ชีวภาพที่แปลกประหลาดที่สุดในเดือนกันยายน 2550 นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้ผลิต "ไมโครโรบอทคล้ายปู" ที่ทำจากสิ่งมีชีวิตแท้ เนื้อเยื่อ. พวกเขาสร้างหุ่นยนต์ตัวเล็ก ๆ โดยการดึงเนื้อเยื่อออกจากหัวใจหนูแรกเกิดและเติบโตบนโครงกระดูกรูปตัว 'E' ขนาดเล็ก จากนั้นเซลล์หัวใจเหล่านี้จะ "เต้นเป็นจังหวะ" เป็นเวลานานกว่า 10 วัน ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้ไกลถึง 50 เมตร [แหล่งที่มา: Primidi.com ] ด้วยการปรับแต่งที่เหมาะสม ไมโครโรบอทเหล่านี้จึงสามารถนำมาใช้เพื่อขจัดสิ่งอุดตันในหลอดเลือดแดงได้

แม้ว่าจะมีการประกาศที่น่าตื่นเต้นมากมายในด้านแบตเตอรี่ชีวภาพ แต่อาจต้องใช้เวลาสักระยะก่อนที่เราจะได้เห็นการเปลี่ยนแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม ลิเธียมไอออน หรือแบตเตอรี่แบบเดิมๆ อีกหลายประเภท ถึงกระนั้น เทคโนโลยีแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ยืดหยุ่น ใช้งานได้ยาวนาน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่กล่าวถึงในที่นี้ แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้อันยิ่งใหญ่ที่นักวิจัยมองเห็นในแบตเตอรี่ชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแพทย์ ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงดูเหมือนกำลังสำรวจทุกทางเลือกที่เป็นไปได้ในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ชีวภาพและเซลล์เชื้อเพลิง: ทีมวิจัยทีมหนึ่งถึงกับคิดค้นเซลล์เชื้อเพลิงที่ปราศจากจินและวอดก้า

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบตเตอรี่ชีวภาพและหัวข้อที่เกี่ยวข้องอื่นๆ รวมถึงแบตเตอรี่หลายประเภท โปรดดูที่ลิงก์ในหน้าถัดไป

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม

แหล่งที่มา