В определенных материалах, таких как поливинилиденфторид (ПВДФ/PVDF или попросту фторопласт), электрический заряд имеет способность накапливаться в ответ на приложенное механическое напряжение – явление, получившее в науке название «пьезоэлектрический эффект». Взяв данное явление за основу, ученые спроектировали микроскопическое устройство на основе ПВДФ, способное преобразовывать энергию дыхания в электричество – по мнению ученых, микроскопический генератор призван обеспечивать электропитанием небольшие электронные устройства, в том числе, интегрированные в тело человека.

«Как правило, мы осуществляем сбор механической энергии биологических систем. Скорость же воздушных потоков нормального человеческого дыхания не превышает двух метров в секунду», - говорит проф. Ван. «Мы подсчитали, что, если нам удастся утончить поливинилиденфторид до микроскопических размеров, то его малые механические колебания могли бы произвести «на свет» микроватт полезной электроэнергии, способной «запитать» чувствительные элементы типа сенсоров или небольшие электронные устройства в теле человека».

Основные усилия исследователей направлены на разработку миниатюрной электроники, в частности, биомедицинских устройств, которые могли контролировать глюкозу в крови диабетиков или поддерживать заряд аккумуляторной батареи кардиостимулятора на протяжении достаточно долгого периода времени, без ее замены. Чтобы все это было возможным, необходима лишь малость, а именно крошечный источник электроэнергии. Энергия, которая традиционно расходуется впустую, будь то энергия кровотока, движения, тепла или, как в данном случае, дыхания, могла бы стать источником необходимой мощности.

Чтобы утончить материал до необходимых размеров, исследователи использовали процесс ионного травления. Предполагается, что управляя толщиной ПВДФ, они смогут «опуститься» еще ниже, на субмикронный уровень линейных размеров. Кроме того, учитывая, что материал является биосовместимым, разработка представляет собой концептуальную основу для синтеза микроскопических устройств сбора энергии дыхания.

источник