Исследователи из Университета Бингемтона с помощью технологии 3D-печати создали биобатарею мощностью 1 милливатт на основе бактерий: это один из самых высоких показателей среди подобных разработок.
Американские инженеры разработали конструкцию, которой достаточно для питания, например, 3,2-дюймового ЖК-дисплея. Батарея подходит для автономных устройств интернета вещей и не требует лития или других токсичных компонентов.
Ключевым элементом стал трехмерный анод, способный поддерживать жизнедеятельность бактерий на максимальной площади в компактном объеме. В отличие от двумерных конструкций, такая структура обеспечивает более эффективную доставку питательных веществ и удаление продуктов метаболизма.
Для изготовления использовали лазерную порошковую печать (LPBF) — метод 3D-печати, который позволяет с высокой точностью формировать металлические структуры заданной пористости и геометрии. Такой подход исключает ограничения традиционных материалов: нержавеющая сталь плохо адаптируется к нужным параметрам, а углеродные и полимерные варианты либо хрупки, либо требуют высоких температур, губительных для бактерий.
Трехмерный анод для биобатареи. Изображение: Binghamton University
С помощью LPBF команда напечатала все компоненты устройства — анод, катод и крышку — и собрала батарею как конструктор. В качестве активного биологического элемента используются устойчивые к внешним условиям эндоспоры бактерий, активирующиеся при подаче питания.
Батарея обеспечивает стабильную мощность и допускает многократное использование: клетки можно отделить и повторно задействовать без существенной потери производительности.
Фото на обложке: Binghamton University
