A tudósok megtalálták a kulcstechnológiát egy újfajta, baktériumok által hajtott energiarendszerhez. A cél olyan kisméretű, autonóm eszközök energiaellátása, amelyek az IoT rendszerek révén mindenhol körbevesznek bennünket.
A Binghamtoni Egyetem professzora, Seokheun Choi több mint tíz éve fejleszt baktériumok által működtetett biotápegységeket. Minden új változatot a korábbi tapasztalatok alapján javít, és azt tapasztalja, hogy lehetőségekben nincs hiány, megfelelő anyagokban viszont annál inkább. Erre is talált viszont megoldást, más kutatókkal együttműködve.
Az amerikai egyetem közleménye szerint a baktériummeghajátsú biológiai tápegységek megbízható működéséhez speciális rozsdamentes acél alkatrészekre van szükség.
A tudós Dehao Liu, a Watson Gépészmérnöki Tanszék adjunktusa személyében talált együttműködő partnert: a lézeres porágyas fúziós (LPBF) technológia szakértője megoldotta a korábban áthidalhatatlannak hitt problémát, és lehetővé tette, hogy3D nyomtatással rozsdamentes acélból készüljenek összetett geometriájú mikroarchitektúrák. Márpedig ezek „elengedhetetlenek a felület maximalizálásához és az energiasűrűség növeléséhez” — mondta Liu. A témáról írt tanulmány olyan kis méretű, autonóm eszközök energiaellátására ajánlja az új biotápegységeket, mint például az IoT szenzorok.
A biotápegységekben az endospórák biztosítják az elektromos áramot létrehozó reakció üzemanyagát. Ezek a nyugvó állapotban lévő baktériumok ellenállnak a környezeti stressznek, és akkor aktiválódnak, amikor a körülmények kedvezőek.
A rendszer három fő részből áll: pozitív elektróda (katód), negatív elektróda (anód), valamint egy ioncserét lehetővé tevő membrán. És az anód háromdimenziós kialakítása lehetővé teszi, hogy a baktériumok kis helyen is hatékonyan szaporodjanak.
„Két évvel ezelőtt rozsdamentes acélhálót kezdtünk használni anódként, mert nagyon jó a vezetőképessége, és szerkezetileg is erős — számolt be Choi, hozzátéve ugyanakkor, hogy a kereskedelmi forgalomban kapható hálóval nem lehet szabályozni a pórusméretet és az érdességet. Itt jött a képbe az LPBF technológia, amely lehetővé teszi, hogy lézer segítségével nanométeres pontosságú 3D struktúrákat hozzanak létre a fémporrétegekből. A megoldás annyira bevált, hogy Choi csapata más alkatrészeket, például tömítőfedelet és katódot is 3D nyomtatással készített: legyártották az elemeket, majd LEGO-szerűen egymáshoz illesztették őket.
Az új biotápegységeket sorosan vagy párhuzamosan is lehet kapcsolni. Hat egység közel 1 milliwatt teljesítményt ad, ami elegendő egy 8,1 cm-es TFT-LCD kijelző működtetéséhez.
Choi elárulta, hogy a rozsdamentes acél alkatrészeknek van egy további előnye. „Leválaszthatók róla a baktériumok, amelyeket aztán újra lehet használni, és megmutattuk, hogy több használat után is megmarad a teljesítményszint.”
A kutatócsoport távlati célja az, hogy kidolgozzanak egy olyan egységes 3D-nyomtatási módszert, amelyben nem külön-külön készítik el a biotápegység egyes részeit. Emellett olyan energiahasznosító rendszert is szeretnének fejleszteni, amely a napelemes rendszerekhez hasonlóan szabályozza a töltést és kisütést.
Címlapkép: Binghamtoni Egyetem
A HIPA támogatásával megvalósuló 1,9 millió eurós beruházás révén az amerikai NI egyebek mellett új generációs tesztelési megoldásokat fejleszt.
Elkezdődött a 6. blokki munkagödör tervezési szintig történő kiemelése, a munkakezdésre harminc egységből álló géppark vonult fel.