Une innovation révolutionnaire dans le monde des batteries.
Les chercheurs de l’Université de Cambridge ont mis au point des batteries en gelée auto-réparatrices qui promettent de transformer la technologie portable, la robotique douce et même les implants cérébraux pour la livraison de médicaments ou le traitement de maladies comme l’épilepsie.
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Une batterie inspirée par la nature
Les scientifiques se sont inspirés des anguilles électriques, qui utilisent des cellules musculaires spécialisées appelées électrocytes pour paralyser leurs proies, pour développer ces matériaux en gelée. Ces matériaux possèdent une structure en couches, similaire à des Legos collants, leur permettant de conduire un courant électrique.
Un défi de taille relevé
Stephen O’Neill, auteur principal de l’étude, a déclaré : « Il est difficile de concevoir un matériau à la fois hautement extensible et hautement conducteur, car ces deux propriétés sont normalement opposées. » Les batteries en gelée auto-réparatrices peuvent s’étirer à plus de dix fois leur longueur initiale sans perdre leur conductivité, marquant une avancée significative dans la combinaison de l’extensibilité et de la conductivité en un seul matériau.
Les caractéristiques des batteries en gelée
Les batteries sont composées d’hydrogels, des réseaux tridimensionnels de polymères contenant plus de 60 % d’eau. Ces polymères sont maintenus ensemble par des interactions réversibles on/off qui régulent les propriétés mécaniques de la gelée.
Le rôle crucial des hydrogels chargés
Dr. Jade McCune, co-auteur de l’étude, explique : « Normalement, les hydrogels sont constitués de polymères ayant une charge neutre, mais si nous les chargeons, ils peuvent devenir conducteurs. En modifiant la composante saline de chaque gel, nous pouvons les rendre collants et les assembler en plusieurs couches, ce qui permet d’augmenter le potentiel énergétique. »
| Propriétés | Hydrogels | Batteries Traditionnelles |
|---|---|---|
| Conductivité | Ions | Électrons |
| Structure | Souple et étirable | Rigide |
| Composition | 60 % d’eau | Métaux |
| Auto-réparation | Oui | Non |
Adhésion forte et conductivité maintenue
Les hydrogels adhèrent fortement entre eux grâce à des liaisons réversibles formées entre différentes couches, utilisant des molécules en forme de tonneau appelées cucurbiturils, qui agissent comme des menottes moléculaires. Cette forte adhésion entre les couches garantit que les batteries en gelée peuvent être étirées sans que les couches ne se séparent et, surtout, sans perte de conductivité.
Applications prometteuses dans les implants biomédicaux
Les propriétés uniques de ces batteries en gelée les rendent très prometteuses pour les implants biomédicaux, en raison de leur douceur et de leur capacité à se conformer aux tissus humains. Le professeur Oren Scherman, directeur du laboratoire Melville pour la synthèse des polymères, qui a dirigé la recherche avec le professeur George Malliaras du département de génie, a déclaré : « Nous pouvons personnaliser les propriétés mécaniques des hydrogels pour qu’elles correspondent aux tissus humains. »
Compatibilité et durabilité
Les implants en hydrogel seraient beaucoup moins susceptibles d’être rejetés par le corps ou de provoquer l’accumulation de tissu cicatriciel car ils ne contiennent pas de composants rigides comme le métal. En plus d’être doux, ces hydrogels sont également remarquablement résistants. Ils peuvent supporter une compression sans perdre définitivement leur forme et possèdent des capacités d’auto-réparation en cas de dommage.
Futurs essais et potentiels médicaux
L’équipe de recherche prévoit de mener des expériences futures pour tester ces hydrogels dans des organismes vivants, dans le but d’évaluer leur adéquation à diverses applications médicales. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Science Advances.
Cet article explore l’innovation des batteries en gelée auto-réparatrices développées par l’Université de Cambridge, mettant en lumière leur potentiel révolutionnaire dans les technologies portables, la robotique douce et les applications biomédicales.
Source : Eurekalert
