Группа исследователей из Итальянского технологического института (IIT) создала полностью съедобную и перезаряжаемую батарею из материалов, которые обычно входят в наш ежедневный рацион. Опытный образец батареи был описан в статье, недавно опубликованной в журнале Advanced Materials. Возможные области применения — диагностика здоровья, мониторинг качества продуктов питания и съедобная мягкая робототехника.
Исследование было проведено группой Марио Каирони, координатора лаборатории печатной и молекулярной электроники Центра IIT в Милане (Италия); Каирони сосредоточился на изучении электронных свойств пищи и ее побочных продуктов, чтобы объединить их со съедобными материалами и создать новые съедобные электронные материалы. В 2019 году Каирони выиграл грант консолидатора ERC в размере 2 миллионов евро на проект ELFO, который исследует область съедобной электроники.
Съедобная электроника — это недавно развивающаяся область, которая может оказать большое влияние на диагностику и лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также на мониторинг качества продуктов питания. Одной из наиболее интересных задач при разработке будущих съедобных электронных систем является реализация съедобных источников питания.
Исследовательская группа IIT вдохновилась биохимическими окислительно-восстановительными реакциями, происходящими во всех живых существах, и разработала батарею, в которой в качестве анода используется рибофлавин (витамин B2, содержащийся, например, в миндале), а в качестве катода — кверцетин (пищевая добавка и ингредиент, содержащийся, в частности, в каперсах). Активированный уголь (широко распространенное безрецептурное лекарство) использовался для повышения электропроводности, а электролит был на водной основе. Сепаратор, необходимый в каждой батарее для предотвращения короткого замыкания, был изготовлен из морских водорослей нори, которые используются в суши. Затем электроды были заключены в пчелиный воск, из которого вышли два контакта из пищевого золота (фольга, используемая кондитерами) на опоре из производной целлюлозы.
Элемент батареи работает при напряжении 0,65 В, достаточно низком, чтобы не создавать проблем в человеческом организме при попадании в него. Он может обеспечивать ток 48 мкА в течение 12 минут или несколько микроампер в течение более часа, что достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как маломощные светодиоды, в течение ограниченного времени.
Этот пример полностью съедобной перезаряжаемой батареи, первой в истории, откроет двери для новых съедобных электронных приложений.
«Будущие потенциальные применения варьируются от съедобных схем и датчиков, которые могут контролировать состояние здоровья, до питания датчиков для мониторинга условий хранения продуктов питания. Более того, учитывая уровень безопасности этих батареек, их можно было бы использовать в детских игрушках, где существует высокий риск проглатывания. На самом деле, мы уже разрабатываем устройства с большей емкостью и уменьшением общего размера. В будущем эти разработки будут протестированы и для питания съедобных мягких роботов», — отметил координатор исследования Марио Каирони.
