बूंदों से बनी एक छोटी नरम लिथियम-आयन बैटरी
ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय
अब तक बनी सबसे छोटी नरम लिथियम-आयन बैटरी में रेशम-आधारित हाइड्रोजेल से बनी केवल तीन छोटी बूंदें होती हैं। ड्रॉपलेट बैटरी पेसमेकर-शैली नियंत्रण प्रदान करने के साथ-साथ चूहों के दिलों को डिफाइब्रिलेटर बिजली के झटके दे सकती है – लेकिन यह अंततः मनुष्यों के लिए बायोमेडिकल प्रत्यारोपण और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान कर सकती है।
ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में युजिया झांग कहते हैं, “संभावित रूप से, हमारी छोटी बैटरी को एक प्रत्यारोपण योग्य माइक्रोरोबोटिक बैटरी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसे चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लक्षित स्थानों पर ले जाया जा सकता है और फिर चिकित्सा उपचार के लिए अपनी ऊर्जा जारी की जा सकती है।”
झांग और उनके सहयोगियों ने छोटी बैटरियों को तीन जुड़ी हुई बूंदों के रूप में डिजाइन किया है जो विभिन्न सामग्रियों को माइक्रो-सिरिंज द्वारा तरल में इंजेक्ट करने के बाद एक तरल समाधान में स्वयं इकट्ठा हो सकती हैं। एक बूंद में लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड कण होते हैं और बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करते हैं, जबकि दूसरी बूंद में लिथियम टाइटेनेट कण होते हैं और सकारात्मक इलेक्ट्रोड का प्रतिनिधित्व करते हैं। लिथियम क्लोराइड से भरी एक केंद्रीय बूंद इन इलेक्ट्रोडों को अलग करती है। यूवी प्रकाश प्रत्येक बूंद को अलग करने वाली परतों को तोड़कर और लिथियम आयनों को उनके बीच स्वतंत्र रूप से प्रवाहित करने की अनुमति देकर बैटरी को सक्रिय करता है।
ड्रॉपलेट बैटरियां पिछली सॉफ्ट लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में लंबाई में 10 गुना छोटी हैं। केवल 600 माइक्रोमीटर पर, यह मानव बाल की चौड़ाई का लगभग छह गुना है। बैटरियां समान लचीली लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में आयतन में 1000 गुना छोटी होती हैं। और क्योंकि केंद्रीय बूंद चुंबकीय निकल कणों को शामिल कर सकती है, बैटरियों को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से दूर से नियंत्रित किया जा सकता है।
कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वेई गाओ कहते हैं, ऐसी छोटी बैटरियां अपने छोटे आकार को देखते हुए अभूतपूर्व मात्रा में ऊर्जा भी प्रदान करती हैं। “यह ऊर्जा घनत्व अन्य समान आकार की बैटरियों में हासिल की गई तुलना में काफी अधिक है,” वे कहते हैं।
ड्रॉपलेट बैटरियों का परीक्षण चूहों के दिलों में किया गया था जिन्हें जानवरों के शरीर से निकाला गया था। उन्होंने सामान्य दिल की धड़कन को बहाल करने के लिए डिफाइब्रिलेटर और दिल की धड़कन को नियंत्रित करने के लिए पेसमेकर के रूप में सफलतापूर्वक काम किया। अतिरिक्त परीक्षण से पता चला कि बैटरियां 10 चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों के बाद अपनी मूल क्षमता का 77 प्रतिशत बरकरार रखती हैं।
गाओ का कहना है कि ऐसी ड्रॉपलेट बैटरियों की सादगी और मापनीयता भविष्य में पारंपरिक बैटरी निर्माण की तुलना में संभावित लाभ का प्रतिनिधित्व कर सकती है। उन्होंने सुझाव दिया कि ऐसी बैटरियां न्यूनतम इनवेसिव बायोमेडिकल प्रत्यारोपण और बायोडिग्रेडेबल चिकित्सा उपकरणों को शक्ति प्रदान कर सकती हैं।
गाओ कहते हैं, “जिस बात ने मुझे सबसे ज्यादा प्रभावित किया वह यह थी कि कैसे यह नरम बैटरी हाइड्रोजेल-आधारित होने के कारण मानव ऊतक के जलीय वातावरण को प्रतिबिंबित करती है।” “हालांकि, हमें अभी भी इस बैटरी में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की सुरक्षा और जैव-अनुकूलता पर विचार करने की आवश्यकता है, खासकर जब हम व्यावसायीकरण या आगे के अनुसंधान अनुप्रयोगों की ओर बढ़ रहे हैं।”
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