Đột phá pin sạc và ăn được

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Ý đã tạo ra một bước đột phá bằng cách phát triển loại pin sạc và ăn được đầu tiên. Sản phẩm được chế tạo bằng các vật liệu thường được tiêu thụ trong chế độ ăn uống hàng ngày của chúng ta, đã được đánh giá trong một bài báo được xuất bản gần đây trên tạp chí Advanced Materials. Công nghệ tiên tiến này có tiềm năng được sử dụng trong chẩn đoán sức khỏe, giám sát chất lượng thực phẩm và thậm chí là tạo ra các robot mềm có thể ăn được.

Nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi nhóm do nhà nghiên cứu, đứng đầu là tiến sĩ Mario Caironi, điều phối viên của Phòng thí nghiệm Điện tử phân tử và In tại Trung tâm IIT ở Milan, Ý. Tiến sĩ Mario Caironi chuyên nghiên cứu các đặc tính điện tử của thực phẩm và các sản phẩm phụ của nó, với mục tiêu kết hợp chúng với các vật liệu ăn được để tạo ra các vật liệu điện tử ăn được tiên tiến nhất. Để tiếp tục công việc của mình, tiến sĩ Mario Caironi đã được trao khoản tài trợ hợp nhất ERC trị giá 2 triệu euro cho Dự án ELFO vào năm 2019, dự án này tập trung vào việc thúc đẩy lĩnh vực điện tử ăn được.

Điện tử ăn được là một lĩnh vực đang phát triển có thể tác động lớn đến chẩn đoán và điều trị các bệnh về đường tiêu hóa, cũng như giám sát chất lượng thực phẩm. Một trong những thách thức trong việc phát triển các hệ thống điện tử ăn được trong tương lai là hiện thực hóa các nguồn năng lượng ăn được.

Quá trình phát triển sản phẩm

Nhóm nghiên cứu của IIT đã lấy cảm hứng từ các phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong tất cả các sinh vật sống và phát triển một loại pin sử dụng riboflavin còn được gọi là vitamin B2, ví dụ như được tìm thấy trong hạnh nhân làm cực dương và quercetin một thành phần và chất bổ sung thực phẩm, có trong nụ bạch hoa như một cực âm. Than hoạt tính một loại thuốc bán tự do phổ biến được sử dụng để tăng tính dẫn điện, trong khi chất điện phân là nước. Bộ phân tách, cần có trong mọi cục pin để tránh đoản mạch được làm từ rong biển nori, loại có trong sushi. Sau đó, các điện cực được bọc trong sáp ong mà từ đó hai điểm tiếp xúc bằng vàng cấp thực phẩm, giấy bạc được các đầu bếp làm bánh ngọt sử dụng trên một chất hỗ trợ có nguồn gốc từ xenlulô đi ra.

Hoạt tính oxi hóa khử của riboflavin diễn ra ở 0,65 V so với quercetin và toàn bộ pin được lắp ráp bằng cách sử dụng các thành phần này làm cực dương và cực âm tương ứng, điện áp đủ thấp để không gây ra vấn đề gì cho cơ thể con người khi ăn phải. Nó có thể cung cấp dòng điện 48 μA trong 12 phút hoặc một vài microamp trong hơn một giờ, đủ để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ, chẳng hạn như đèn LED công suất thấp, trong một thời gian giới hạn.

Ví dụ về pin sạc hoàn toàn có thể ăn được này, sản phẩm đầu tiên từng được sản xuất, sẽ mở ra cánh cửa cho các ứng dụng điện tử ăn được.

Tiềm năng trong tương lai

Tiềm năng sử dụng trong tương lai bao gồm từ các mạch và cảm biến ăn được có thể theo dõi tình trạng sức khỏe cho đến cung cấp năng lượng cho các cảm biến để theo dõi các điều kiện bảo quản thực phẩm. Hơn nữa, với mức độ an toàn của những loại pin này, chúng có thể được sử dụng trong đồ chơi trẻ em, nơi có nguy cơ nuốt phải cao. Trên thực tế, đã phát triển các thiết bị có dung lượng lớn hơn và giảm kích thước tổng thể. Điều phối viên nghiên cứu, tiến sĩ Mario Caironi chỉ ra rằng những phát triển này cũng sẽ được thử nghiệm trong tương lai để cung cấp năng lượng cho các robot mềm ăn được.

Ivan Ilic, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Loại pin ăn được này cũng rất thú vị đối với cộng đồng lưu trữ năng lượng. Chế tạo pin an toàn hơn, không sử dụng vật liệu độc hại, là một thách thức mà chúng ta phải đối mặt khi nhu cầu về pin tăng cao. Mặc dù pin ăn được của chúng tôi sẽ không cung cấp năng lượng cho ô tô điện, nhưng chúng là bằng chứng cho thấy pin có thể được làm từ vật liệu an toàn hơn so với pin Li-ion hiện tại. Chúng tôi tin rằng chúng sẽ truyền cảm hứng cho các nhà khoa học khác chế tạo pin an toàn hơn cho một tương lai thực sự bền vững”.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng những loại pin này có thể cung cấp năng lượng cho các linh kiện điện tử đơn giản có công suất thấp, chẳng hạn như một đi-ốt phát quang. Một loại pin ăn được có thể triển khai dễ dàng, sẵn sàng mở ra vô số ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe, dược phẩm và khoa học thực phẩm, thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ các công nghệ và thiết bị có thể ăn được sang hoàn toàn có thể ăn được.

Tag: riboflavin quercetin pin sạc