Электрический угорь вдохновил ученых на создание нового элемента питания

СЕРГЕЙ ГРЭЙ

Электрический угорь – поистине удивительное существо. Когда натуралисты впервые столкнулись с ним в XVIII веке, то даже не сразу поверили, что эта рыба наносит своим жертвам удар электрическим током. Однако против фактов не попрёшь. И вот спустя два с половиной столетия учёные вдохновились электрическим угрём для того, чтобы создать принципиально новый элемент питания, который в будущем можно будет использовать в носимой электронике, а также при изготовлении «умной одежды».

Электрические органы занимают около 4/5 всей длины тела угря. Эта рыба способна генерировать разряд напряжением до 1300 вольт и силой тока до 1 ампера. Положительный заряд находится в передней части тела, а отрицательный – в задней. Электрические органы используются угрями для защиты от врагов, а также для обездвиживания жертв, которых угри употребляют в пищу. В основном это некрупные рыбы, хотя такой удар током вполне способен оглушить даже лошадь. Среди всех представителей фауны заряд такой силы способны произвести только электрические угри и скаты. Человека подобный заряд может парализовать и даже убить.

Электрические органы угрей состоят из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок, которые представляют собой видоизменённые и уплощенные мышечные, нервные и железистые клетки. Между мембранами этих клеток и генерируется разность потенциалов. У угря в организме 70 горизонтально размещённых столбиков по 6000 пластинок в каждом. Пластинки в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики между собой – параллельно.

По подобию электрических угрей учёные из шанхайского Университета Фудань создали эластичные волокна, которые вполне можно вплетать в одежду или использовать в качестве источника питания носимой электроники. Волокна эти производят достаточно энергии, чтобы питать источники света или электронные гаджеты. Это не первый случай, когда исследователи находят своё вдохновение в живой природе, но от этого результаты их экспериментов не выглядят менее впечатляющими.

Полученные волокна представляют собой некое подобие конденсаторов, которые способны высвобождать энергию гораздо быстрее, нежели традиционные батареи, однако их ёмкость при этом крайне невелика. Первые образцы волокон были получены путём оборачивания листа из углеродных нанотрубок вокруг резинового стержня толщиной в 500 микрон. Нанотрубки не полностью покрывают резиновый сердечник, оголяя его поверхность с определённым шагом. Благодаря этому волокно состоит из проводящих электричество и изолирующих сегментов. Получившиеся в итоге волокна исследователи покрыли проводящим электролитным гелем.

Чем большее число последовательных проводящих и изоляционных сегментов насчитывает волокно, тем большее напряжение оно способно сгенерировать. К примеру, волокно длиной 12 метров способно создать напряжение около 1000 вольт, о чём исследователи сообщили в своей публикации в журнале Advanced Materials ещё 14 января. Предыдущие попытки воспроизвести ткани электрических угрей предполагали использование металлических проводов в качестве сердечников, поэтому получавшиеся волокна не были достаточно гибки для их широкого использования в промышленности.

Волокна на основе резиновых сердечников вполне годятся для создания принципиально новых материалов, таких как эластичная ткань с вплетёнными в неё элементами питания. Во время исследований учёным уже удалось создать браслет, который самостоятельно питал электронные часы, а также футболку, которая обеспечивала энергией встроенные в неё 57 светодиодов. В будущем подобная технология вполне может стать неотъемлемой частью нашего быта. А пока остаётся лишь ждать и надеяться, что у учёных получится найти инвесторов для скорейшего вывода своего изобретения на рынок.