Vad är ätbara superkondensatorer?

Ätbara superkondensatorer är en ny typ av elektrisk komponent som kan lagra energi. Till skillnad från traditionella superkondensatorer, som är gjorda av material som aluminium eller grafen, så är ätbara superkondensatorer gjorda av livsmedelsingredienser såsom ost, ägg, gelatin och Gatorade.

Hur tillverkas ätbara superkondensatorer?

För att tillverka en ätbar superkondensator blandar forskarna äggvita med kolpellets och tillsätter sedan vatten och mer äggvita. De applicerar blandningen på en bit av ätbart guldfolie. Sedan lägger de ihop en skiva ost och ett ark gelatin med det ägg- och kolbelagda guldfoliet. Ovanpå det lägger de en fyrkant av torkad sjögräs, som har blötlagts med droppar av energidryck. De staplar fler av samma material tillsammans och förseglar dem i en förseglande maskin.

Tillämpningar av ätbara superkondensatorer

Ätbara superkondensatorer har ett brett spektrum av potentiella tillämpningar inom det medicinska området. De skulle exempelvis kunna användas för att driva små kameror som kan sväljas för att utföra undersökande tester av matsmältningskanalen. De skulle även kunna användas för att leverera vissa näringsämnen eller läkemedel till specifika områden i tarmen.

Fördelar med ätbara superkondensatorer

Ätbara superkondensatorer har flera fördelar jämfört med traditionell intagbar elektronik. Först och främst är de helt giftfria. För det andra behöver de inte passera matsmältningskanalen, vilket är en fördel för patienter som har svårt att svälja piller. För det tredje kan de göras mycket små, vilket gör dem lättare att svälja.

Utmaningar och framtida riktningar

En av utmaningarna som utvecklingen av ätbara superkondensatorer står inför är deras storlek. I dagsläget är enheterna ungefär lika stora som ett ketchuppaket. Forskare arbetar med att utveckla mindre enheter som kan sväljas lättare.

En annan utmaning är behovet av att utveckla ätbara superkondensatorer som kan fungera under längre perioder. De nuvarande enheterna kan endast fungera i några timmar, men forskare arbetar med att utveckla enheter som kan fungera i dagar eller till och med veckor.

Trots dessa utmaningar har ätbara superkondensatorer potentialen att revolutionera området intagbar elektronik. De erbjuder ett antal fördelar jämfört med traditionella enheter och forskare gör framsteg i att övervinna utmaningarna som utvecklingen av dem står inför.

Ytterligare information

• Forskningen om ätbara superkondensatorer publicerades i tidskriften Advanced Materials Technologies.
• Forskargruppen leddes av professor Hanqing Jiang vid Arizona State University.
• Ätbara superkondensatorer har visat sig vara effektiva för att döda E. coli-bakterier.
• Ätbara superkondensatorer skulle kunna användas för att leverera läkemedel till specifika områden i tarmen.
• Ätbara superkondensatorer är fortfarande under utveckling, men de har potentialen att revolutionera området intagbar elektronik.

Översikt över enheten

Forskare har utvecklat en banbrytande enhet som snabbt kan upptäcka SARS-CoV-2, viruset som orsakar COVID-19, i luften inom fem minuter. Denna proof-of-concept-detektor har potentialen att revolutionera sättet vi övervakar och hanterar luftburna virus i offentliga miljöer.

Enheten, känd som en våtcyklon-aerosolprovtagare, använder en unik design inspirerad av en tidigare enhet som användes för att upptäcka ett protein i hjärnan hos Alzheimerspatienter. Den drar in luft med en hastighet av 1 000 liter per minut och virvlar den som en cyklon för att fånga upp viruspartiklar i en flytande lösning.

Detekteringsmekanism

Efter fem minuter används en biosensor gjord av en elektrod fäst vid nanokroppar, immunsystemproteiner härledda från lamor, för att analysera lösningen. Dessa nanokroppar har en anmärkningsvärd affinitet för coronavirusens spikeproteiner, vilket gör att de kan upptäcka förekomsten av viruset.

En elektrisk ström förs sedan genom sensorn, vilket får spikeproteinerna att förlora elektroner. När en andra sensor upptäcker denna förändring bekräftar enheten förekomsten av SARS-CoV-2.

Noggrannhet och tillämpningar

I en studie publicerad i Nature Communications visade forskarna att enheten är 77 till 83 procent noggrann i att upptäcka alla coronavirusvarianter i luften. Den kunde också framgångsrikt upptäcka viruset i lägenheterna till två COVID-positiva patienter inom bara fem minuter.

Enheten kan ha många användningsområden inom sjukvård och folkhälsa. Den kan användas för att söka efter viruset på sjukhus, köpcentra, flygplatser och andra offentliga platser, vilket hjälper till att identifiera områden med hög risk och informera om åtgärder för infektionskontroll.

Kostnad och framtidsutsikter

Den nuvarande kostnaden för att bygga enheten i ett laboratorium uppskattas till mellan 1 400 och 1 900 dollar. Forskare tror dock att med vidareutveckling skulle detektorn i mikrovågsugnsstorlek kunna konstrueras för att söka efter andra luftburna virus också.

Teamet undersöker för närvarande möjligheten att upptäcka influensa, RS-virus och andra patogener med samma teknik. De tror att denna enhet har potential att revolutionera hur vi övervakar och hanterar luftburna virus, vilket bidrar till förbättrade resultat för folkhälsan.

Ytterligare funktioner och fördelar:

• Enheten är designad för att vara bärbar och lätt att använda, vilket möjliggör snabb distribution i olika miljöer.
• Den ger detektering i realtid, vilket eliminerar behovet av tidskrävande PCR-testning.
• Sensorn baserad på nanokroppar är mycket känslig och specifik, vilket möjliggör korrekt virusidentifiering.
• Cyklonliknande partikelbana säkerställer effektiv uppsamling av viruspartiklar från luften.
• Den låga kostnaden för enheten gör den möjlig att implementera i stor utsträckning i offentliga miljöer.