Impianti di biotelemetria a microbatteria a base di grafene

I ricercatori del Pacific National Laboratory (PNL) sono riusciti a gettare le basi per un'evoluzione tecnologica delle batterie, creando una batteria a base di grafene delle dimensioni di un chicco di riso. Questa particolare creazione si distingue da tutte le precedenti ricerche simili perché la batteria può essere utilizzata nella vita reale. Il team ha utilizzato con successo la batteria per monitorare i movimenti dei salmoni nei fiumi. Questo tipo di batteria dovrebbe inaugurare una nuova era della biotelemetria.

Queste microbatterie realizzate con il grafene sono considerate da molti una svolta nella biotelemetria. In questo campo medico, erano già stati costruiti pacchetti di sensori incredibilmente piccoli, ma le batterie all'ossido d'argento utilizzate non erano abbastanza efficaci. Le batterie erano troppo grandi o non potevano durare abbastanza a lungo per raccogliere dati sufficienti. Queste batterie al grafene potrebbero essere in grado di risolvere tutte le precedenti carenze.

La maggior parte dei tecnologi sostiene che la batteria è l'unico pezzo del puzzle che frena lo sviluppo delle tecnologie. Ciò include gli smartphone, le auto-mobili elettriche, le energie rinnovabili e persino le tecnologie di biotelemetria. Costruire la batteria più piccola sarebbe un risultato eccezionale. Attualmente le microbatterie, che dovrebbero dare forma alle future tecnologie delle batterie, rimangono in gran parte curiosità da laboratorio.

Se queste microbatterie si trasformeranno in componenti medici utili, allora molte vite saranno salvate ogni giorno. Ciò è particolarmente utile per i pazienti che necessitano di un monitoraggio regolare, in quanto avrebbero accesso ad aggiornamenti in tempo reale senza dover necessariamente trascorrere la maggior parte del tempo in ospedale. Si ridurrà anche il rischio di infezioni nosocomiali (acquisite in ospedale) e i medici avranno accesso a dati sanitari più precisi.

Tutto questo è possibile grazie a una combinazione unica di grafene e fluoro su cui ha lavorato il team del PNLL. Il grafene fluorato è in grado di mantenere tensioni molto più elevate e di scaricare la corrente in modo più efficiente. La batteria utilizza una struttura a "rotolo di gelatina" in cui il materiale è disposto in tre strati uno sull'altro, che vengono poi arrotolati per formare una forma cilindrica da cui il nome - rotolo di gelatina. Gli strati servono in realtà come materiale di separazione, poiché sono inseriti tra un anodo di litio e un catodo di grafene fluorurato. Secondo i ricercatori, questo dovrebbe essere sufficiente per inviare un segnale di 744 microsecondi a un intervallo di 3 secondi per quasi tre settimane, che possono durare di più se l'intervallo viene aumentato.

Tuttavia, i ricercatori devono ancora superare il principale difetto di questa microbatteria, che ne impedisce la scalabilità commerciale: ogni microbatteria deve essere realizzata a mano. I ricercatori hanno dovuto tagliare ogni pezzo dei materiali costitutivi, appiattirli, sovrapporli e arrotolarli a forma di cilindro, tutto a mano.