مستوحاة من الأسماك الكهربائية، قام الباحثون بتطوير بطاريات مرنة وذاتية الإصلاح

أجرى الباحثون في جامعة كامبريدج تطويرًا جديدًا لنوع من البطاريات – ناعمة، قابلة للتمدد، وحتى تتعافي تلقائيًا – مما يقدم امكانيات مثيرة للإثارة للتكنولوجيا القابلة للارتداء، والروبوتات الناعمة، وحتى الزراعات الطبية. تم نشر نتائجهم في السابع عشر من يوليو في مجلة Science Advances.

مستوحاة من قدرة السمكة الكهربائية على توليد الكهرباء، أنشأ الفريق بطاريات شبيهة بالجيلي ببنية متدرجة توصل الكهرباء. يمكن أن تمتد هذه “البطاريات الجيلي” أكثر من عشرة أضعاف طولها الأصلي دون فقدان التوصيل.

تُمثل هذه الابتكار تقدمًا كبيرًا، حيث كانت القدرة على التوصيل العالي والقابلية للتمدد تمثلان خصائص متعارضة في المواد تقليديًا.

ومع ذلك، تمكن الباحثون من التغلب على هذا التحدي من خلال صنع هذه البطاريات من الهيدروجيل، شبكات ثلاثية الأبعاد من البوليمرات تحتوي على أكثر من 60٪ ماء. والسر يكمن في جزيئات صغيرة تُسمى “كوكوربيتوريل”، والتي تعمل كالأصفاد الجزيئية. تُنشئ هذه الأصفاد روابط قوية قابلة للعكس بين طبقات الهيدروجيل، مما يسمح بتمديد البطارية دون التفكك أو فقدان قدرتها على توصيل الكهرباء.

بينما تعتمد الإلكترونيات التقليدية على المواد المعدنية الصلبة مع الالكترونات كحاملي الشحنة، تستخدم بطاريات الجيلي الأيونات لنقل الشحنة، بطريقة مشابهة لسمك الكهرباء.

وبالإضافة إلى ذلك، على الرغم من نعومتها، تعتبر الهيدروجيلات قوية بشكل مدهش. يمكن ضغطها وتعود إلى شكلها الأصلي ، وحتى تتمكن من الشفاء بنفسها بعد التلف.

الميزة الرئيسية لبطاريات الجيلي تكمن في خصائصها الناعمة والمشابهة للأنسجة، مما يجعلها موعودة بشدة للاستخدام في الزراعات المستقبلية داخل الجسم البشري. البروفيسور أورين شيرمان، الذي قاد البحث، يشرح، “يمكننا تخصيص الخصائص الميكانيكية للهيدروجيل بحيث تتوافق مع الأنسجة البشرية، […] وبما أنها لا تحتوي على مكونات صلبة مثل المعدن، فإن زرع الهيدروجيل سيكون أقل احتمالية بكثير للرفض من قبل الجسم أو تسبب تراكم الندبات.”

لمعرفة ما إذا كانت هذه البطاريات الجيلي يمكن أن تعيش حقًا لتحقيق إمكاناتها في الطب، يخطط الباحثون لإجراء تجارب في المرحلة التالية في الكائنات الحية. ستتضمن هذه الاختبارات وضع الهيدروجيل في الكائنات الحية لتقييم سلامتها وفعاليتها للتطبيقات الطبية المختلفة.