Biossupercapacitor supera baterias para aplicações biomédicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2021

Matriz com 90 biossupercapacitores tubulares na ponta do dedo em teste de sensores no sangue.
[Imagem: Oliver G. Schmidt Research Group]

Biossupercapacitor

Ele é menor do que uma partícula de poeira, mas armazena a mesma energia que uma pilha AAA.

Seu nome é biossupercapacitor porque, em lugar dos eletrólitos corrosivos tradicionalmente usados para armazenar a eletricidade, este novo componente é totalmente biocompatível, o que significa que ele pode ser usado em fluidos corporais, como sangue, e para estudos médicos.

Além disso, os biossupercapacitores podem compensar parte do seu descarregamento por meio de reações bioeletroquímicas, beneficiando-se das próprias reações do corpo. Isso porque, além das reações típicas de armazenamento de carga de um supercapacitor, as reações enzimáticas redox e células vivas naturalmente presentes no sangue aumentam o desempenho do dispositivo em 40%.

Supercapacitores são tecnologias de armazenamento de energia complementares às baterias: As baterias são mais apropriadas quando se considera a quantidade total de energia armazenada, e os supercapacitores são preferidos quando o que importa é a potência, isto é, quanta carga ou descarga de energia pode ocorrer por unidade de tempo.

"A arquitetura do nosso supercapacitor nano-biológico oferece a primeira solução potencial para um dos maiores desafios - pequenos dispositivos integrados de armazenamento de energia que permitam a operação autossuficiente de microssistemas multifuncionais," disse o professor Vineeth Kumar, da Universidade de Tecnologia Chemnitz, na Alemanha.

Estrutura do componente de armazenamento de eletricidade biologicamente compatível.
[Imagem: Yeji Lee et al. - 10.1038/s41467-021-24863-6]

Alimentação de sensores no corpo

Os menores dispositivos de armazenamento de energia demonstrados até hoje têm cerca de 3 mm³.

O protótipo totalmente funcional apresentado agora é 3.000 vezes menor, com um volume de 0,001 mm³, o que equivale a um nanolitro, razão pela equal a equipe chama sua minúscula bateria de "nano-supercapacitor".

Impressionou também a tensão de 1,6 V fornecida pelo biossupercapacitor, o que é mais do que o fornecido pelas pilhas comuns e suficiente para alimentar a maioria dos sensores microeletrônicos, incluindo os usados em pesquisas médicas e monitoramento da saúde.

E sua geometria tubular lhe dá flexibilidade, uma proteção contra deformações que é essencial para que ele possa funcionar em ambientes dinâmicos, como músculos se contraindo ou nos ritmos pulsantes da corrente sanguínea.

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