Elektrikli Yılanbalıkları Yeni Bir Güç Kaynağı için İlham Kaynağı Oldular

Fotoğraf : Hidrojel disklerle yapılan yeni bir tür enerji kaynağı elektrikli yılanbalıklarındaki güç üreten organlara çok benzer bir yapıya sahip.

Pil benzeri cihazlar, hayvanın hücresinde bir yükün nasıl oluşturulduğunu taklit ediyor.

Yeni güç kaynakları, elektrikli yılan balıklarının içindeki elektrik üreten organlara şoke edici bir benzerlik gösteriyor.

Bu yapay elektrikli yılan balığı organları, hidrojel adı verilen su bazlı polimer karışımlarından oluşur. 13 Aralık’ta Nature’da açıklanan bu yumuşak, esnek pil benzeri cihazlar, yumuşak robotlara veya yeni nesil giyilebilir ve takılabilir (implante edilebilir) teknolojiye güç sağlayabilir.

Baton Rouge’daki Louisiana State Üniversitesi’ndeki çalışmaya katılmayan Jian Xu, potansiyel olarak biyo-uyumlu, çevre dostu enerji kaynakları inşa etmek ve “ticarileştirme için parlak bir geleceğe sahip olmak” için çok akıllı bir yaklaşım olduğunu belirtti.

Bu yeni güç kaynağı türü, elektrikli yılanbalığı gövdesi boyunca uzanan elektrik organındaki elektrositler(electrocyte) olarak adlandırılan hücre dizileri sonrasında modellenmiştir. Bir yılan balığı avını hücum ettiğinde, bu hücrelerin içindeki pozitif yüklü potasyum ve sodyum atomları yılanbalığının başına doğru akar ve bu da her bir elektrositteki ön ucun pozitif ve kuyruk ucunun negatif olmasını sağlar. Bu kurulum, her bir hücre için yaklaşık 150 milivolt voltaj oluşturur. İsviçre’de Fribourg Üniversitesi’nde biyofizikçi olan Michael Mayer, bu elektrositlerin voltajları, bir el feneri kullanan bir AAA pil dizisi gibi toplandığını açıkladı. Toplu olarak, bir yılan balığı elektrositleri yüzlerce volt üretebilir.

Fotoğraf : Jel Hücreler Her yapay yılanbalığı hücresi, bir kırmızı jelden diğerine, poliester panelleri arasına sıkıştırılmış ve diğer hücrelere bağlanan dört hidrojel zinciridir.

Mayer ve meslektaşları, belirli bir sıraya göre sıralandığında, bir elektrosit işlevini taklit eden dört hidrojel oluşturdu. Araştırmacılar, dört-jel yapay hücreyi diğer hücrelere bağlamak için birkaç strateji tasarladılar. Bir teknik, hidrojel ızgaraları iki polyester tabaka üzerine basmak ve daha sonra bir tabakanın üstüne diğerini yerleştirmek, böylece hidrojellerin fermuar dişleri gibi kıvrılmasıyla ilgilidir. Alternatif olarak, tüm hidrojelleri tek bir levhaya basmak ve daha sonra levhayı katlamak, ardından levhanın katlanması jelleri krepler gibi üst üste yığar.

Araştırmacılar, dört hidrojelin kimyasal yapısını tasarladılar, böylece tek bir hücrenin tüm jelleri dokunduklarında, pozitif yüklü sodyum atomları dizinin bir ucuna doğru ilerledi ve negatif klorür atomları diğerine doğru aktı. Gerçek bir elektrosit gibi, her dört yapay jel hücre 130 ila 185 milivolt elektriğin üretildi ve art arda sıralı 612 yapay yılan balığı hücresi ev prizine benzer şekilde 110 volt üretti.

Fotoğraf : Hassas bir konfigürasyonda basılmış hidrojellere sahip bir polyester levha, bir elektrik yılanbalığının elektrik üreten organındaki hidrojellerin hücrelere benzer şekilde üst üste yığılmasını sağlıyor.

Ne yazık ki Mayer, suni yılanbalığı organlarının biyolojik muadilleri kadar verimli olmadığını söylüyor. Bu nedenle, bu çalışma için inşa edilen hidrojel sistemleri, yalnızca çok düşük güçlü cihazlara enerji verebilir. Mayer, “Gücüne en yakın olduğumuz cihaz muhtemelen bir kalp pili” diyor. Ama o, hidrojel düzenlemesini, daha ince jel basmak gibi gerçek bir yılanbalığı elektrik organını daha yakından taklit etmek için değiştirmenin, bu enerji kaynaklarını daha cazip hale getirebileceğini düşünüyor.

Mayer ayrıca yapay organları yeniden şarj etmek için yeni bir yol tasarlamak istiyor. Araştırmacılar şu anda cihazları hidrojellerin şarjlı parçacıklarını başlangıç konumlarına geri döndüren harici bir güç kaynağına bağlamalılar, örneğin bir bataryayı şarj yuvasına takmak gibi.

Mayer “En azından benim için kutsal kase bu şeyi dizayn etmek ve böylece bedenin içinde kendini yeniden şarj etmek olurdu.” diyor.  Mayer yapay yılanbalığı organlarının, vücuttaki doğal yük ayrımlarının depoladığı enerjiye (örneğin, nispeten pozitif yüklü olan mide ve çevresindeki doku) benzediğini hayal ediyor. Böylesine esnek, canlı dostu ve şeffaf enerji kaynakları bir gün, implante edilmiş sağlık sensörlerine, insülin pompalarına veya kullanıcının sanal görüşlerini kullanıcının görüş hattına yansıtan yüksek teknolojili kontakt lenslere enerji verebilir.

Kaynak : iflscience.com