Школьники в «Сириусе» создают генератор энергии для вживляемых медицинских имплантатов на основе пьезоэлемента – он вырабатывает электричество при изменении своей формы. Разработка ведется на направлении «Нанотехнологии» научно-технологической программы «Большие вызовы».
Сейчас вживляемые датчики для мониторинга показателей здоровья человека, получают энергию за счет батареек, которые нужно регулярно менять хирургическим путем. Из-за дополнительных элементов питания биомедицинская техника становится более громоздкой.
«Если мы хотим развивать и усложнять устройства вживляемой микроэлектроники, например, микроанализаторы крови, помпы, микроимпланты, возникает вопрос установки дополнительных источников питания. Автономный пьезоэлектрический генератор сможет создавать энергию для установленного в биотехнике аккумулятора и таким образом увеличит срок его работы», – рассказал Владимир Южаков, руководитель проекта, сотрудник Уральского федерального университета имени Б.Н. Ельцина.
В качестве материала для генератора энергии были выбраны микро- и нанотрубки дифенилаланина. Они являются одним из лучших органических пьезоэлектрических материалов, что в сочетании с высокими упругими свойствами и доказанной ранними исследованиями биосовместимостью делает их перспективным материалом для биомедицинских применений.
«При нанесении водно-спиртового раствора дифенилаланина на поверхность электрода образуются трубчатые структуры. Полученные трубки являются нашим пьезоэлектриком. Каждая трубочка состоит из закрученных в спираль молекул с положительным и отрицательным зарядом на концах. При деформации пьезоэлектрика поляризация микротрубок увеличивается, за счет чего вырабатывается электричество», – рассказала участница проекта Анна Холодова из города Волжский Волгоградской области.
Прототип пьезогенератора будет представлен на фестивале проектов «Больших вызовов» в конце июля. Результаты работы школьников ученые используют для получения структуры, где все трубки расположены параллельно друг другу. Это позволит получать больше энергии.
Анастасия Сафаргалиева, Российский университет дружбы народов
