دانشمندان روی توسعه نسل جدید باتری‌ با الهام از گونه‌ای مارماهی‌ الکتریکی کار می‌کنند

دانشمندان گونه‌ای مارماهی الکتریکی را شناسایی کرده‌اند که قادر است تخلیه الکتریکی با ولتاژ 860 ولت داشته باشد و قصد دارند با الهام از ساختار بدن این ماهی، باتری‌های با توان بالاتر تولید کنند.

مارماهی‌های الکتریکی همیشه الهام‌بخش فیزیکدانان در ساخت باتری بوده‌اند. نیاز جهان ما به مقادیر زیاد انرژی قابل حمل با سرعت فزاینده‌ای رو به افزایش است. بسیاری از مبتکران به دنبال ساخت باتری‌هایی با فناوری جدید هستند تا به این نیاز پاسخ دهند.

«الساندرو ولتا» فیزیکدان ایتالیایی، هنگام اختراع اولین باتری در سال 1800، اصول اساسی الکتروشیمیایی را مورد استفاده قرار داد. اساسا اتصال فیزیکی دو ماده مختلف – معمولا فلزات – نوعی واکنش شیمیایی ایجاد می‌کند که منجر به ایجاد جریان الکتریکی از یک ماده به ماده دیگر می‌شود. این جریان الکتریکی به عنوان نوعی انرژی قابل حمل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اولین موادی که برای ساخت باتری مورد استفاده قرار گرفتند، «روی» و «مس» بودند. از آن زمان تاکنون اساس کار استفاده از موادی بوده که می‌توانند واکنش الکتروشیمیایی ایجاد کنند.

اما از نظر طبیعی، قرن‌ها پیش از آنکه باتری اختراع شود، مارماهی‌ الکتریکی – نوعی ماهی «اژدر» در آب‌های شور مدیترانه – قادر به تولید جریان الکتریکی بوده است.

مارماهی الکتریکی از رویکردی مشابه روشی که سلول‌های عصبی ما سیگنال‌های الکتریکی خود را تولید می‌کنند، برای تولید برق استفاده می‌کند – با شدت بسیار بیشتر.

سلول‌های درون اندام الکتریکی مارماهیی یون‌ها را از طریق یک مانع غشایی نیمه الکتریکی پمپ می‌کنند تا اختلاف بار الکتریکی بین نواحی داخلی و خارجی غشا ایجاد کنند. هنگامی که دروازه‌های میکروسکوپی غشا باز می‌شوند، جریان سریع یون‌ها از یک طرف غشا به سمت دیگر جریان الکتریکی ایجاد می‌کند. مارماهی قادر است دروازه‌های غشایی را به میل خود باز کند تا جریان الکتریسیته عظیمی را به صورت ناگهانی بر روی طعمه تخلیه کند.

اکنون تیمی از دانشمندان از ایالات متحده و سوئیس در تلاش هستند تا با الهام از نحوه تولید الکتریسیته در بدن مارماهی، نوع جدیدی باتری بسازند که نرم و انعطاف‌پذیر است و می‌تواند برای تامین انرژی ایمپلنت‌های داخلی در بدن و همچنین ربات‌های نرم مورد استفاده قرار گیرد.

«مایکل مایر» یکی از اعضای تیم تحقیقات از دانشگاه «فریبورگ» گفت: « اندام‌های الکتریکی مارماهی بسیار پیچیده است. آن‌ها در تولید برق بهتر از ما عمل می‌کنند و در تلاش هستیم تا تحقیقات خود را در این زمینه گسترش دهیم.»

محققان تاکنون موفق به کشف گونه جدیدی از مارماهی الکتریکی در آمریکای جنوبی شده‌اند که قوی‌ترین مولد بیوالکتریک در زمین شناخته می‌شود. محققان تخلیه الکتریکی این گونه را با ولتاژ 860 ولت ثبت کردند که بسیار بالاتر از رکورد گونه‌های دیگر است. گونه‌های دیگر مارماهی الکتریکی ولتاژ 650 ولت داشتند که 200 برابر بیشتر از ولتاژ بالای یک باتری 4.2 ولتی است.

آن‌ها اکنون در تلاش هستند تا با الهام از نحوه کار اعضای داخل بدن این مارماهی، باتری‌های با توان بالاتر تولید کنند.