علم الکترونیک خوراکی : یک باتری قابل شارژ که از مواد غذایی ساخته شده است

13 آوریل 2023 -توسط موسسه فناوری ایتالیا-تیمی از محققان در Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Italian Technology Institute) یک باتری کاملا خوراکی و قابل شارژ ساخته اند که از موادی شروع می شود که به طور معمول به عنوان بخشی از رژیم غذایی روزانه ما مصرف می شود. سلول باتری اثبات مفهوم در مقاله منتشر شده در مجله Advanced Materials توضیح داده شده است. کاربردهای احتمالی آن در تشخیص سلامت، نظارت بر کیفیت غذا و رباتیک نرم خوراکی است. اعتبار IIT-Istituto Italiano di Tecnologia

این مطالعه توسط گروه ماریو کایرونی، هماهنگ کننده آزمایشگاه الکترونیک چاپی و مولکولی مرکز IIT در میلان (ایتالیا) انجام شده است.Caironi بر روی مطالعه خواص الکترونیکی مواد غذایی و محصولات جانبی آن تمرکز کرده است تا آنها را با مواد خوراکی متحد کند و مواد الکترونیکی خوراکی جدیدی ایجاد کند. در سال 2019، Caironi برنده کمک مالی 2 میلیون یورویی ERC برای پروژه ELFO شد که حوزه الکترونیک خوراکی را بررسی می کند.

الکترونیک خوراکی رشته‌ای است که اخیراً در حال رشد است و می‌تواند تأثیر زیادی در تشخیص و درمان بیماری‌های دستگاه گوارش و همچنین نظارت بر کیفیت مواد غذایی داشته باشد. یکی از جالب‌ترین چالش‌ها در توسعه سیستم‌های الکترونیکی خوراکی آینده، دستیابی به منابع تغذیه خوراکی است.

گروه تحقیقاتی IIT از واکنش‌های ردوکس بیوشیمیایی که در همه موجودات زنده اتفاق می‌افتد الهام گرفتند و باتری را توسعه دادند که از ریبوفلاوین ویتامین B2 که به عنوان مثال در بادام یافت می‌شود به عنوان آند و کورستین (یک مکمل غذایی و ماده موجود در کپر) استفاده می‌کند.. زغال چوب فعال (یک داروی رایج بدون نسخه) برای افزایش هدایت الکتریکی استفاده شد، در حالی که الکترولیت مبتنی بر آب بود. جداکننده، که در هر باتری برای جلوگیری از اتصال کوتاه مورد نیاز است، از جلبک دریایی نوری ساخته شده بود، نوعی که در سوشی یافت می شود. سپس، الکترودها در موم زنبور عسل محصور شدند که از آن دو تماس طلایی با درجه مواد غذایی (فویل مورد استفاده شیرینی‌پزها) روی یک تکیه‌گاه مشتق از سلولز خارج می‌شود.

سلول باتری با ولتاژ 0.65 ولت کار می کند، ولتاژی که به اندازه کافی کم است که در بدن انسان هنگام بلع مشکلی ایجاد نکند. این می تواند جریان 48 میکروآمپر را برای 12 دقیقه یا چند میکرو آمپر برای بیش از یک ساعت تامین کند که برای تامین برق دستگاه های الکترونیکی کوچک مانند LED های کم مصرف برای مدت زمان محدود کافی است.

این نمونه از باتری های قابل شارژ کاملا خوراکی، اولین نمونه ای که تا کنون ساخته شده است، درها را به روی برنامه های الکترونیکی خوراکی جدید باز می کند.

“کاربردهای بالقوه آینده طیف وسیعی از مدارها و حسگرهای خوراکی را شامل می شود که می توانند شرایط سلامتی را کنترل کنند تا سنسورها برای نظارت بر شرایط نگهداری مواد غذایی. علاوه بر این، با توجه به سطح ایمنی این باتری ها، می توان از آنها در اسباب بازی های کودکان استفاده کرد، جایی که میزان بالایی وجود دارد.

ماریو کایرونی، هماهنگ کننده تحقیقات، خاطرنشان کرد: در واقع، ما در حال توسعه دستگاه هایی با ظرفیت بیشتر و کاهش اندازه کلی هستیم. این پیشرفت ها در آینده نیز برای نیرو دادن به روبات های نرم خوراکی آزمایش خواهند شد.”

این باتری خوراکی برای جامعه ذخیره انرژی نیز بسیار جالب است. ساخت باتری‌های ایمن‌تر، بدون استفاده از مواد سمی، چالشی است که با افزایش تقاضای باتری با آن روبرو هستیم. در حالی که باتری‌های خوراکی ما انرژی خودروهای الکتریکی را تامین نمی‌کنند، اما دلیلی بر این امر است که باتری‌ها می توان از مواد ایمن تر از باتری های لیتیوم یون فعلی ساخته شود. ما معتقدیم که آنها الهام بخش دیگر دانشمندان خواهند بود تا باتری های ایمن تر برای آینده ای واقعا پایدار بسازند.”