Forscher der Universität Cambridge haben kürzlich gelförmige dehnbare Batterien entwickelt, die für tragbare Geräte oder weiche Robotik verwendet werden könnten. Inspiriert von den Muskelzellen von elektrischen Aalen bestehen die Batterien aus einem weichen, geschichteten Material, das auch bei einer Dehnung um das Zehnfache seiner Länge einen elektrischen Strom liefern kann. Die Batterien bestehen aus Hydrogelen: Materialien, die aus einer Struktur von Polymeren hergestellt sind, die mit 60% Wasser hydratisiert sind und ihnen ihre flexiblen Eigenschaften verleihen. Obwohl sie weich sind, sind die Hydrogele unerwartet robust, können gedrückt werden, ohne ihre ursprüngliche Form zu verlieren, und können sich selbst heilen, wenn sie beschädigt sind.
Zwischen den verschiedenen Schichten des Hydrogels werden reversible Bindungen geschaffen, indem barrelförmige Moleküle namens Cucurbiturile verwendet werden. Diese sicheren Verbindungen ermöglichen es den Gelform-Batterien, gedehnt zu werden, ohne dass sich die Schichten lösen, und ohne ihre elektrische Leitfähigkeit zu verlieren. Die Forscher erklären, dass Leitfähigkeit und Dehnbarkeit zwei Faktoren sind, die normalerweise gegensätzlich sind und dass die Leitfähigkeit in der Regel abnimmt, wenn ein Material gedehnt wird. Aus diesem Grund war es nicht einfach, Batterien zu entwickeln, die beides können.
Normalerweise verwenden Elektronikmetalle, um Elektrizität zu leiten, aber diese sind steif, was die Umsetzung intrinsisch flexibler Projekte erschwert. Die Gelform-Batterien, die im Gegensatz zu Metallen elektrischen Strom mit geladenen Ionen anstelle von Elektronen leiten, sind in solchen Anwendungen gut geeignet und können in weiche Robotik, Bioelektronik und tragbare Elektronik integriert werden. Eine weitere einzigartige Verwendung dieser Gelform-Batterien ist die Herstellung von biomedizinischen Implantaten, da ihre weichen und dehnbaren Eigenschaften es ihnen ermöglichen, sich an menschliches Gewebe anzupassen und weniger wahrscheinlich abgestoßen zu werden, wenn sie implantiert werden. Die Ergebnisse des Teams werden im Journal Science Advances berichtet.