전기장어에서 영감을 받아, 연구자들이 신축성 있고 자가 치유 가능한 배터리를 개발하다

케임브리지 대학의 연구자들이 새로운 유형의 배터리를 개발했습니다 – 부드럽고, 신축성이 있으며, 심지어 자가 치유가 가능합니다 – 이는 착용 가능한 기술, 부드러운 로봇공학, 심지어 의료 임플란트에 대한 흥미로운 가능성을 제공합니다. 그들의 연구 결과는 7월 17일 과학 발전 지에 발표되었습니다.

전기뱀장어가 전기를 발생시키는 능력에 영감을 받아 팀은 전기를 전도하는 층이 있는 젤리 같은 배터리를 만들었습니다. 이 “젤리 배터리”는 원래의 길이보다 열 배 이상 늘어나도 전도성이 손실되지 않습니다.

이 혁신은 상당한 진전을 의미합니다. 전통적으로, 높은 전도성과 신축성은 재료의 상반된 특성이었습니다.

그러나 연구자들은 이 배터리를 수분 함량이 60% 이상인 고분자의 3D 네트워크인 하이드로겔로 만듦으로써 이 도전을 극복할 수 있었습니다. 비밀은 큐커비투릴이라는 작은 분자에 있습니다. 이들은 분자 수갑처럼 작용합니다. 이 수갑들은 하이드로겔 층 사이에 강하고 되돌릴 수 있는 결합을 생성하여, 배터리가 늘어나거나 무너지지 않고 전기를 전도하는 능력을 잃지 않게 합니다.

전통적인 전자제품들이 전자를 전하의 운반체로 사용하는 강직한 금속 소재에 의존하는 동안, 젤리 배터리는 전기장어와 유사하게 이온을 전하의 운반체로 사용합니다.

또한, 그들의 부드러움에도 불구하고 하이드로젤은 놀랍게도 매우 튼튼합니다. 하이드로젤은 압축되어도 원래의 모양으로 다시 튀어오르며, 심지어 손상을 입은 후에도 스스로를 치유할 수 있습니다.

젤리 배터리의 주요한 장점은 그들의 부드럽고 조직과 같은 특성이 있어, 인체에 이식되는 미래의 임플란트에 대해 매우 유망하게 보인다는 것입니다. 이번 연구를 이끈 오렌 스케르만 교수는 설명하면서, “우리는 수화젤의 기계적 성질을 인간의 조직과 일치하도록 맞춤화할 수 있습니다. […] 금속과 같은 강직한 구성 요소를 포함하지 않기 때문에, 수화젤 임플란트는 몸에 의해 거부되거나 흉터 조직이 형성될 가능성이 훨씬 적을 것입니다.”

이러한 젤리 배터리가 의학에서 진정으로 그 잠재력을 발휘할 수 있는지 확인하기 위해, 연구자들은 살아있는 생물체에서의 다음 단계 실험을 계획하고 있습니다. 이러한 실험은 수화젤을 살아있는 생물체에 배치하여 다양한 의료 응용 분야에 대한 그들의 안전성과 효과성을 평가하는 것을 포함할 것입니다.