Из 21 батареи в год, используемой среднестатистическим домашним хозяйством, только 5% перезаряжаемых батарей и 2% одноразовых батарей перерабатываются, что приводит к увеличению количества избыточных токсичных отходов без устойчивого способа ликвидации. Более того, проблема будет только усугубляться тем, что мировой спрос на аккумуляторы, по прогнозам, будет расти на 7,7 процента в год до 2019 года. Теперь исследователи из Университета штата Айова создали первую в мире стабильную временную батарею, которая растворяется в воде.

Под руководством Резы Монтазами, доцента кафедры машиностроения, это достижение представляет собой кульминацию многолетней напряженной работы, результатом которой стала саморазрушающаяся литий-ионная батарея, способная выдавать 2,5 вольта — больше, чем напряжение батареи типа АА или ААА — и распадающаяся за 30 минут при падении в вода. Решение является значительным шагом вперед в практичности, удваивая напряжение предыдущих саморазрушающихся прототипов, при этом систематически сокращая время, необходимое для растворения, — на два шага ближе к практическому решению.

На сегодняшний день батарея может питать калькулятор в течение 15 минут, что, хотя и может показаться не таким уж большим сроком, все же позволяет устройству питаться от разряжаемой батареи. “В отличие от обычной электроники, которая рассчитана на длительные периоды времени, ключевым и уникальным свойством переходной электроники является то, что она работает в течение обычно короткого и четко определенного периода и подвергается быстрой и, в идеале, полной саморазрушению и исчезает при срабатывании переходного процесса”, — пишет Монтазами в статье., опубликованный в Журнал науки о полимерах

В своем нынешнем виде батарея имеет размеры 5 мм в длину, 1 мм в толщину и 6 мм в ширину и похожа на коммерческие батареи в отношении структуры и компонентов; она содержит анод, катод и электролитный сепаратор, уникально размещенный в двух слоях водорастворимого полимера на основе поливинилового спирта. После воздействия воды полимерная оболочка растворяется, выделяя нано- и микрочастицы солей лития и серебра, из которых состоят электроды. Кстати, там нет упоминания о каком-либо последующем процессе очистки, что оставляет вопрос о том, что делать с остатками батареи, без ответа. Смыть его в канализацию или сбросить в океан означало бы просто обменять одну проблему на другую, что довольно сложно продать.

Следовательно, вопрос, на который в конечном счете необходимо ответить, заключается в том, зачем нам вообще могут понадобиться саморазрушающиеся батареи? Биотехнологии и военные технологии представляют собой несколько наиболее очевидных применений. Учитывая, что некоторые медицинские имплантаты не предназначены для постоянного использования, включение рассасывающейся батареи может устранить необходимость в проведении второй инвазивной операции по удалению устройства. Триггер или таймер могут инициировать обратный отсчет для ухудшения состояния устройства с течением времени.

Во-вторых, военная технология, оснащенная растворяющимися батарейками, может действовать как выключатель, делающий устройство бесполезным, если оно когда-либо будет захвачено непреднамеренным получателем. Предполагая, что враг захватил высоко компьютеризированную систему вооружения, одно нажатие кнопки может вывести ее из строя, сделав полностью устаревшей.

В любом случае, технология слишком зарождается, чтобы начинать прогнозировать какое-либо реальное применение, и нынешний прототип является скорее доказательством концепции, чем чем-либо практическим. В то же время возможность растворить даже одну маленькую батарейку внутри устройства открывает множество возможностей не только для управления устройством, но и для возможной утилизации отходов.

Автор: Макс Теодореску

Первоначально опубликовано на нашем дочернем сайте, Электронные продукты