電気ウナギに着想を得た柔軟な「ゼリーバッテリー」がバイオエレクトロニクスを革新

Tokyoケンブリッジ大学の研究者たちは、革新的なバッテリーを開発しました。このバッテリーは柔らかく、伸縮性があり、ジェルのような質感を持っています。ウェアラブルデバイスやソフトロボット、さらに将来的には脳へのインプラントとしての利用も考えられています。この新しいバッテリーは多くの新しい可能性をもたらすことでしょう。

ジェリーバッテリーの主な特徴は以下の通りです。柔軟性と伸縮性を備え、自己修復能力を持っています。ハイドロゲルを基にしており、高い導電性を実現しています。また、生体適合性も優れています。

ゼリーバッテリーはハイドロゲルから作られています。ハイドロゲルとは、60%以上の水分を含むポリマーのネットワークです。研究者たちは、機械的特性を制御できることや、ソフトロボティクスやバイオエレクトロニクスに適しているという理由でハイドロゲルを選びました。

導電性と伸縮性を兼ね備えることは大きな進歩です。通常、材料を伸ばすと、導電性が低下します。しかし、これらのゼリーバッテリーは元の長さの10倍以上伸びても、導電性を失いません。この柔軟性は、柔らかいデバイスでの使用に重要です。

研究チームは、中性のポリマーではなく、帯電したイオンを含むポリマーを使用したことで、ハイドロゲルを導電性にしました。塩の成分を変更することで、ゲル同士が密着し合い、より大きなエネルギーの可能性を生み出すことができました。

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ヒドロゲルは、お互いをしっかりと結びつけることができます。これは、簡単に形成したり、壊したりすることができる結合によるものです。これらの結合は、素材が引っ張られたときでも層をつなぎとめるのに役立ちます。強固な結合により、ひずみが加わっても<強導電性>が維持されます。

ゼリーバッテリーは医療目的で非常に有用です。これらは人体組織に簡単に適合し、拒絶反応や傷を引き起こしにくいです。メルビル高分子合成研究室のリーダーであるオーレン・シェルマン教授によると、ヒドロゲルインプラントは硬い金属部品よりも柔らかく、違和感が少ないとされています。

これらのハイドロゲルは強靭で、圧力によって形が永久に変わることはありません。もし損傷を受けても、自己修復することができます。将来的には、生体内で試験を行い、医療用途への活用可能性を検証する予定です。

この研究は、欧州研究会議と英国の研究とイノベーション組織であるUKRIの一部として活動する工学・物理科学研究会議（EPSRC）から支援を受けて行われました。

この開発は大きな変化をもたらす可能性があります。特に医療用途において、デバイスがより柔軟で快適になるかもしれません。大きな利点は、導電性と柔軟性を組み合わせている点であり、これは新しいバイオエレクトロニクスやソフトロボットにとって重要です。これは多くの新しい用途の可能性を持つ大きな前進となります。