Yumuşak Güç Kaynağı Geliştirildi

Elektrikli yılan balığı 500V bir gerilim üretebilir, ancak içine baktığımızda içeride pil paketi bulamayız. Yılan balığının elektrik üretiminden yola çıkan araştırmacılar, yumuşak bir güç kaynağı olarak kullanılabilen hidrojel tabanlı bir sistemi geliştirdi.

A- A+

19.12.2017 tarihli yazı 8130 kez okunmuştur.

Elektrikli yılan balığı yaklaşık 500V gerilim değeri ile çalışan bir elektrikli güç kaynağıdır. Bu yılan balığından esinlenen araştırmacılar esnek, şeffaf bir elektrikli cihaz, vücuda yerleştirilebilir sağlık monitörleri, ilaç dağıtıcıları, güçlendirilmiş kontakt lensler ve sayısız diğer uygulamalar için vücut dostu güç kaynaklarını geliştirdi.

Teknoloji ilk olarak İsveçli biyofizik profesörü olan Michael Mayer ve meslektaşları tarafından gömülebilir veya giyilebilir cihazların güçlendirilmesi ve pillerle gelen kimyasal zehirlilik, sık şarj problemlerinin önüne geçmek amacıyla ortaya çıktı.

►İlginizi Çekebilir: Dünyanın İlk Yumuşak Otonom Robotu

Bu üretilen yumuşak hücreler hidrojel ve tuzdan üretilip yaklaşık 100 Volt'tan daha fazla gerilim üretebilen ilk potansiyel olarak biyolojik uyumlu yapay elektrik organını oluşturuyorlar. Yüksek voltajda ancak düşük akım ve hacimde bunlara karşın yüksek basınçlı su püskürtmesiyle, sabit bir elektrik sinyali üretebilecekler.

Yumuşak Güç Kaynakları Nasıl Çalışıyor?

Geliştirilen bu güç kaynakları ilhamını elektrikli yılan balıklarından alıyor ve yılanların başarısının sırrı ise uzmanlaşmış elektrikli organlardır. Bu organların her biri potasyum ya da sodyum iyonu olan binlerce alternatif bölme içerirler. Bölmeler, yılan balıklarının dinlenme durumunda iki iyonu ayrı tutan selektif membranlarla ayrılırlar. Yılanların bir miktar elektrik üretmesi gerektiği zaman zarlar, iyonların birlikte akmasına izin verir ve bu olay bir güç patlaması yaratır.

Araştırmacılarda benzer bir sistem inşa ederek, sodyum ve potasyum yerine doğal olarak su bazlı hidrojelde çözülmüş ortak tablonun tuzunda birleştirilmiş sodyum ve klorürü kullandılar. Özel bir yazıcı kullanarak, tuzlu jelin binlerce küçük damlasını bir plastik tabakaya bastırıp hidrojel damla saf su ile değiştirdiler. Değişen damlacıklar yılanbalığı gözlerine benzer.

►İlginizi Çekebilir: Yumuşak Yolvericiler (Soft Starter)

Sonra ekip, bölmeleri ayrı tutan yılan balığının seçici zarını taklit etmeye ihtiyaç duydu. Bunlar, şarj-seçici bir hidrojelden ibaret olan ikinci bir damla levhası olarak kullandılar. Her bir damlacık, pozitif yüklü sodyum veya negatif yüklü klorürü diğerinden geçirmeden geçmesine izin verir. Güç üretmek için, iki tabaka birbirine bastırılır, tuzlu su ve tatlı su damlacıkları şarj- seçici damlacıkları boyunca seri bağlanır. Tuzlu ve taze solüsyonlar karıştıkça, yük seçici damlacıklar, sodyum ve klorür iyonlarını karşı yönlerde hareket ettirerek bir elektrik akımı üretirler.

Araştırmacılar yılan balığından son bir numara daha aldılar. Yılanbalığının binlerce bölmesi hemen iyonları karıştırıp, ihtiyaç duyulduğunda koordine edilmiş bir sarsıntı üretebilir. Araştırmacılar binlerce değişen hücrelere benzer bir şey yapmalı ve hepsini aynı anda doğru sırayla birleştirmeliydiler.

Miura kıvrımı adlı bir origami tekniği ile bu sorunda çözüldü. Japon bir astrofizikçi tarafından icat edilen Miura kıvrımı, genellikle güneş panellerini uydulara katlamak için kullanılır ve daha sonra uzaya yerleşince onları geniş levhalar halinde açarlar. Bu fikir tersine kullanılarak, dört damlacık tipini de Miura modelinde lazerle düz bir tabaka halinde kesin bir biçimde değiştirdiler. Basınca uygulandığında, tabaka hızla katlandı, hücreleri tam doğru pozisyonlara yerleştirdi.

Cihaz şu durumda bir elektrikli yılanbalığı kadar elektrik üretemiyor ancak bu yolda ortaya çıkmış büyük bir adım ve gelişme aşamasında. Araştırma ekibi, cihazın verimliliğini artırmak için çalışıyor. Hatta ileride daha da gelişerek vücudun içindeki doğal olarak gelişen süreçlerden elektrik üretebilecek biyoelektrik sistemlere kadar ilerlemesi ön görülüyor.

Yazar: Reninnaz Demir

Kaynak:

►ScienceDaily
►University of Michigan News