นักวิจัยเจ๋ง !! คิดค้นแบตเตอรี่ชาร์จไฟจากร่างกายโดยตรง

ทีมนักวิจัยทั้ง 11 คนจาก UCLA และ University of Connecticut ประสบความสำเร็จในการคิดค้นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ คือ Supercapacitor ชีวภาพที่สามารถดึงพลังงานไฟฟ้าจากร่ายกายมนุษย์มาเก็บไว้ และส่งต่อไปยังเครื่องมือการแพทย์ที่ฝังอยู่ในร่างกาย เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจไฟฟ้า ได้

Supercapacitor ชีวภาพ เป็นอุปกรณ์ลักษณะคล้ายแบตเตอรี่ ทำมาจากคาร์บอนและโปรตีนเป็นหลัก ประกอบด้วยชิ้นส่วนสำคัญที่เรียกว่า “Harvester” ซึ่งทำงานโดยใช้ความร้อนและการเคลื่อนไหวของร่างกายมนุษย์ในการดึงประจุไฟฟ้าจากไอออนที่พบในของเหลวของร่างกาย เช่น เลือด น้ำเหลือง หรือปัสสาวะ

ขั้วไฟฟ้าของ Harvester ทำมาจากวัสดุกราไฟต์ที่มีความบางสุดๆ เรียกว่า “กราฟีน (Graphene)” และซ้อนทับด้วยโปรตีนของร่างกายมนุษย์ทีถูกปรับแต่งมา ซึ่งขั้วไฟฟ้าจะรวบรวมพลังงานจากร่างกายมนุษย์ ส่งต่อไปยัง Harvester ซึ่งจะเก็บพลังงานไว้ใช้ในภายหลัง เนื่องจากกราฟีนเป็นแผ่นอนุภาคคาร์บอนที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว ทำให้นักวิจัยสามารถสร้าง Supercapacitor ที่มีความบางสุดๆ แต่สามารถเปลี่ยนรูปและบิดงอให้เข้ากับร่างกายได้ ยกตัวอย่างเช่น Supercapacitor ที่มีความบางเทียบเท่ากับเส้นผมของมนุษย์ จึงเป็นไปได้สูงมากที่งานวิจัยนี้จะถูกนำมาแทนที่แบตเตอรี่ในปัจจุบัน

ข้อดีอีกประการของ Sypercapacitor นี้คือ มันทำมาจากวัสดุที่เป็นมิตรต่อร่างกายมนุษย์ เช่น กราฟีน ซึ่งประกอบขึ้นมาจากอะตอมของคาร์บอน หนึ่งในธาตุองค์ประกอบหลักในร่างกายของมนุษย์ ในขณะที่เครื่องมือแพทย์ที่ฝังในร่างกายคนในปัจจุบันใช้ทั้งแบตเตอรี่และวัสดุที่เป็นพิษต่อร่างกายเป็นจำนวนมาก ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพในอนาคตได้

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่แล้ว Supercapacitor มีอัตราการประจุและคายไฟฟ้าเร็วกว่า มีความต้านทางภายในต่ำกว่า ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า ความเสถียรดีกว่า และสามารถใช้ของเหลวภายในร่างกายเป็นอิเล็คโทรไลต์ได้ ส่งผลให้ทีมนักวิจัยเห็นว่า เครื่องมือแพทช์ที่ฝังในร่างกายควรเปลี่ยนมาใช้ Supercapacitor แบบใหม่นี้ซึ่งสามารถประจุไฟได้ตลอดการใช้งาน ช่วยลดภาระของผู้ป่วยในการที่ต้องผ่าตัดเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยๆ

ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว เครื่องมือชิ้นแรกที่ควรเปลี่ยนมาใช้ Supercapacitor คือเครื่องกระตุ้นหัวใจไฟฟ้า แต่นักวิจัยคาดหวังว่าเทคโนโลยีที่พวกเขาคิดค้นขึ้นจะสามารถใช้ร่วมกับเครื่องมือแพทย์ในร่างกายส่วนอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นสมอง ท้อง หรือกระเพาะปัสสาวะ ได้

อ่านผลงานวิจัยฉบับเต็มได้ที่ Ultrathin Graphene – Protein Supercapacitors for Miniaturized Bioelectronics

ที่มาและเครดิตรูปภาพ: https://www.bleepingcomputer.com/news/technology/new-battery-technology-draws-energy-directly-from-human-body/