☰
✕
UA RU EN

Інженери Стенфорда створили біосумісну п’єзоелектричну плівку на основі гліцину, що розчиняється у воді

Науковці з Стенфордського університету розробили інноваційний матеріал, що здатен генерувати електричний струм за рахунок впливу механічних сил. Фото: НВ — Техно

Розчинна електроніка. Інженери зі Стенфорда перетворили просту амінокислоту на джерело енергії

Інженери зі Стенфордського університету представили нову п'єзоелектричну плівку, виготовлену на основі амінокислоти гліцин. Ця розробка зберігає п'єзоелектричні властивості та є біосумісною і розчинною, що відкриває нові можливості для створення біоелектроніки та екологічних датчиків, які безпечно розкладаються в організмі або навколишньому середовищі. Результати дослідження опубліковані в журналі Advanced Functional Materials 13 жовтня.

Гліцин, найпростіша амінокислота, синтезується в організмі людини і входить до складу шкіри, кісткової тканини та зв’язок. Він також міститься в м’ясі та кометах. Проте, гліцин має свої проблеми: при контакті з водою він розпадається за лічені секунди, а природна кристалічна форма не демонструє п'єзоелектричного ефекту. Інженери вирішили ці проблеми за допомогою інженерного підходу, який включає кристалізацію гліцину в умовах нанообмеження під впливом електричного поля. Це дозволяє вирівняти кристали за полярністю.

Для стабілізації матеріалу були додані молекулярні стабілізатори, які запобігають переходу в небажану фазу, зберігаючи при цьому гнучкість. Гліцин поміщено в полімерну матрицю, що уповільнює його розчинення. Це поєднання дозволило зберегти п’єзоелектричні властивості суміші після 60 днів у водному середовищі. Наразі плануються випробування стабільності матеріалу за температури 37 °C та різних рівнів pH, що імітують умови шлунково-кишкового тракту.

Вівіан Фейг, один із розробників, зазначила: "Гліцин вирізняється своєю поширеністю, Ми чітко розуміємо, як його переробляти, наш організм легко його розщеплює, а сам матеріал є дешевим і доступним".

Чжуомінь Чжан також підкреслив важливість цієї розробки: "Це величезний крок уперед, що наближає технологію до реального застосування в природних умовах". Таким чином, нова п'єзоелектрична плівка на основі гліцину може стати важливим інструментом у розвитку екологічно чистих технологій.

Потенціал застосування

Розробка п'єзоелектричної плівки на основі гліцину має потенціал значно вплинути на галузі, пов'язані з біоелектронікою, завдяки своїй біосумісності та екологічній безпеці. Вона може застосовуватися в медичних технологіях, а також в екологічних датчиках, що потребують розкладання без шкоди для природи. Випробування, що заплановані на найближчий час, можуть підтвердити ефективність та стабільність цього нового матеріалу в реальних умовах, що, своєю чергою, може сприяти його подальшому впровадженню в промисловість.

Ця інновація у сфері біоелектроніки може стати основою для нових технологій, схожих на ті, що розробляють науковці в інших університетах. Наприклад, дослідження Техаського університету демонструє, як ефективно можна зберігати тепло в будівлях, що також має важливе значення для екології та енергозбереження.