Revolutionäre „Jelly-Batterien“: Inspiration vom Zitteraal bringt flexible, selbstheilende Energiequellen

BerlinForscher der Universität Cambridge haben eine neue Art von Batterie entwickelt. Sie ist weich, dehnbar und gelartig. Die Batterie ist für tragbare Geräte, weiche Roboter und möglicherweise sogar Hirnimplantate gedacht. Diese neuen Batterien könnten viele neue Möglichkeiten eröffnen.

Schlüsselmerkmale der Jelly-Batterien:

• Weich und dehnbar
• Selbstheilend
• Auf Hydrogel-Basis
• Hohe Leitfähigkeit
• Biokompatibel

Die Jelly-Batterien bestehen aus Hydrogelen. Hydrogelen sind Netzwerke von Polymeren, die mehr als 60 % Wasser enthalten. Die Forscher wählten Hydrogele, weil sich damit die mechanischen Eigenschaften kontrollieren lassen und sie gute Möglichkeiten für weiche Robotik und Bioelektronik bieten.

Kombination von Leitfähigkeit und Dehnbarkeit

Die Vereinigung von Leitfähigkeit und Dehnbarkeit ist ein bedeutender Fortschritt. Normalerweise verliert ein Material seine Leitfähigkeit, wenn es gedehnt wird. Doch diese "Gelee-Batterien" können sich mehr als das Zehnfache ihrer ursprünglichen Länge dehnen, ohne dabei ihre Leitfähigkeit zu verlieren. Diese Flexibilität ist entscheidend für den Einsatz in weichen Geräten.

Das Forschungsteam verwendete Polymere mit geladenen Ionen anstelle von neutralen, wodurch die Hydrogele leitfähig wurden. Durch den Austausch der Salze konnten sie die Gele dazu bringen, aneinander zu haften, was ihnen ermöglichte, größere Energiepotentiale zu erzeugen.

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Die Hydrogele haften fest aneinander, da sie leicht verbindliche und lösbare Bindungen bilden können. Diese Bindungen tragen dazu bei, dass die Schichten auch unter Dehnung zusammenbleiben. Durch diese starke Haftung bleibt die Leitfähigkeit auch bei Belastung erhalten.

Jelly-Batterien: Innovation für die Medizin

Jelly-Batterien sind äußerst nützlich für medizinische Anwendungen. Sie lassen sich leicht in menschlichem Gewebe einfügen und werden seltener abgestoßen oder verursachen Narben. Professor Oren Scherman, Leiter des Melville Labors für Polymersynthese, betont, dass Hydrogel-Implantate weicher und weniger störend als harte Metallteile wären.

Die Hydrogele sind robust und widerstandsfähig gegen Druck, ohne dauerhaft ihre Form zu verändern. Falls sie beschädigt werden, können sie sich selbst reparieren. In Zukunft werden Tests an lebenden Organismen durchgeführt, um ihre Eignung für medizinische Anwendungen zu prüfen.

Die Forschungen wurden durch den Europäischen Forschungsrat und den Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), der Teil von UK Research and Innovation (UKRI) ist, finanziert.

Diese Entwicklung könnte große Veränderungen mit sich bringen. Geräte könnten insbesondere für den medizinischen Einsatz flexibler und bequemer werden. Ein wichtiger Vorteil ist die Kombination aus Leitfähigkeit und Weichheit, die für neue Bioelektronik und weiche Roboter entscheidend ist. Dies ist ein großer Fortschritt mit vielen potenziellen neuen Anwendungen in naher Zukunft.