Bateria inspirada nas enguias terá uso biomédico

Bateria inspirada nas enguias elétricas

Um protótipo inusitado de bateria bioinspirada foi criado usando um método de fabricação de última geração para sobrepor múltiplos tipos de hidrogéis – materiais ricos em água e condutores de eletricidade – em um padrão específico.

O padrão imita os processos iônicos usados pelas enguias para gerar suas descargas elétricas.

“Os eletrócitos das enguias elétricas são células biológicas ultrafinas, capazes de gerar mais de 600 volts de eletricidade em uma breve descarga. Essas células atingem densidades de potência muito altas, o que significa que podem produzir muita energia a partir de pequenos volumes,” disse Joseph Najem, da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA.

Criar uma versão sintética mais aprimorada dos eletrócitos permitiu construir uma fonte de energia com uma densidade de potência mais alta do que outros projetos com materiais similares, mantendo a flexibilidade e dispensando suportes (não é preciso colocar a bateria dentro de uma caixa). E tudo baseado em materiais ambientalmente estáveis e biocompatíveis.

Isto é importante porque as fontes de energia a serem usadas em dispositivos que devem funcionar dentro ou ao redor do corpo humano precisam ser flexíveis e não tóxicas, mas suficientemente potentes para alimentar dispositivos médicos ou robótica flexível.

Bateria de gel

Utilizando a técnica de revestimento por rotação, que deposita camadas ultrafinas de material sobre uma superfície giratória, a equipe aplicou quatro misturas diferentes de hidrogel, cada uma com apenas 20 micrômetros de espessura, o que é uma fração da largura de um fio de cabelo humano. Essa geometria fina reduz a resistência interna, essencial para a geração de alta potência, preservando a resistência mecânica e a flexibilidade.

“Tivemos que ajustar cuidadosamente a mistura química para que o hidrogel se espalhasse uniformemente durante a centrifugação, permanecesse mecanicamente estável e fosse fino o suficiente para manter baixa resistência elétrica,” disse Wonbae Lee, membro da equipe. “As formulações convencionais simplesmente se desprenderiam da superfície giratória durante a centrifugação. Otimizar a viscosidade e a resistência mecânica do nosso hidrogel foi essencial para que essa abordagem funcionasse.”

O protótipo de bateria – ele é mais propriamente um gerador – apresentou uma densidade de potência em torno de 44 kW/m3, o que é suficiente para alimentar dispositivos complexos, como sensores médicos implantados, controladores de robótica flexível e eletrônicos vestíveis.

“Além disso, essas otimizações de materiais permitem a operação em ambientes extremos,” acrescentou Lee. “Ao incorporar o glicerol, as fontes de energia de hidrogel permanecem funcionais em temperaturas tão baixas quanto – 80 graus Celsius sem congelar.”