(Phys.org)—Ett team av forskare med National Center for Nanoscience and Technology och Beihang University, både i Kina, har utvecklat en biologiskt nedbrytbar triboelektrisk nanogenerator för användning som en livstidsdesignad implanterbar kraftkälla i en djurkropp. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg teamet beskriver sin nanogenerator, dess möjliga användningsområden och hur den kan anpassas för användning i olika applikationer.

Forskare har arbetat med att utveckla interna enheter i många år och flera har skapats och används nu hos mänskliga patienter – pacemakern är den mest kända. Men till dags dato, alla sådana enheter lider av samma underskott – ingen körs med en intern strömkälla, vilket innebär att de måste lita på batterier. Även om batterier är bekväma, de tenderar att få slut på ström, vilket innebär att en patient måste genomgå ett kirurgiskt ingrepp för att få dem utbytta och kirurgiska ingrepp till sin natur är riskabla eftersom de öppnar kroppen för möjlig infektion. Ett bättre sätt, som forskarna med denna nya ansträngning påpekar, skulle vara att ha implanterbara enheter som kör från en strömkälla som genereras inuti kroppen, som att fånga upp värme eller utnyttja blodets rörelse. Den nya enheten de har skapat genererar elektricitet via triboelektricitet – där elektricitet genereras när två material berör varandra och sedan separeras, ett av de vanligaste sätten att statisk elektricitet uppstår.

Den nya enheten består av två remsor av flerskiktsmaterial. En av remsorna har ett ytterskikt av platt film, den andra remsan har nanometerstora utstickande stavar på utsidan – när de två remsorna möts och sedan dras iväg, en liten mängd elektricitet skapas. Skikten hålls isär av block av en biologiskt nedbrytbar polymer; elektricitet genereras när delar av kroppen rör sig på ett sätt som gör att de två remsorna kommer i kontakt och sedan dras isär – om och om igen.

Testning av enheten visade att den kunde producera en effekttäthet på 32,6 milliwatt per kvadratmeter, som de fann var tillräckligt för att driva en neuronstimuleringsanordning som används för att styra hur neuroner växer. Teamet hävdar att deras enhet har banat väg för en ny generation av interna enheter, noterar att det inte bara är biologiskt nedbrytbart, men den kan ställas in på självförstörelse över dagar, månader eller till och med år. Liknande enheter, de noterar, kan fås att fungera genom att utnyttja kraften från en person som andas eller från deras hjärtslag.

© 2016 Phys.org