Растягивающиеся волокна, использующие те же принципы генерации электричества, что и электрические угри, могут быть использованы для производства нательных устройств, - сообщают ученые.

В экспериментах эти гибкие провода создали достаточно энергии, чтобы включить электрический фонарик и часы.

Это изобретение потрясающе, потому что использует созданные природой механизмы, чтобы "решать реальные проблемы, и иногда превосходить в этом природу",- заявляет один из авторов проекта Хао Сан, материаловед из университета Фудан в Шанхае.

Высокое напряжение

Электрические угри (Electrophorus electricus) могут создавать сильные электрические разряды, чтобы обездвижить жертву или защититься от хищника. Для этого у них есть специальные клетки, электроциты, которые способны генерировать сильное электрическое поле, храня и освобождая большое количество ионов.

В одиночку электроцит способен создать небольшой разряд, примерно 0,15 вольт, но в теле угря тысячи таких дисковидных клеток соединены друг с другом и одновременно создают разряд силой до 600 вольт - это в пять раз больше, чем в розетках жилых домов.

Сан и его коллеги попытались использовать принцип работы электропроизводящих тканей угря в искусственном материале. Чтобы сделать это, они создали волокна, которые имитируют способность электроцитов суммировать множество небольших разрядов в один сильный.

Эти волокна работают по принципу конденсаторов, то есть состоят из чередующихся проводников и изоляторов. Они хранят электроэнергию на поверхности проводников и способны отдавать энергию намного быстрее, чем батарейки, хотя и хранят ее в меньших объемах.

Ученые создали конденсатор, обернув эластичное резиновое волокно толщиной 500 микрон (в пять раз толще человеческого волоса) листами углеродных нанотрубок. Диаметр одной такой трубки - всего лишь несколько нанометров, что позволяет материалу проявлять внушительную электропроводность и хорошую гибкость.

Но резиновое волокно не полностью покрыто углеродом - через небольшие промежутки листы нанотрубок прерываются, оставляя открытой изолирующую резину. Это и есть ключ к работе такой конструкции, ведь конденсатор состоит из изолятора и проводника.

Затем на отдельные участки полученного волокна был нанесен специальный электропроводящий гель. Именно благодаря нанесению состава на определенные участки и получился конденсатор.

Чем больше сегментов "проводник-изолятор" имеет волокно, тем больше электричества оно может хранить и отдавать. Например, двенадцатиметровое волокно способно генерировать около 1000 вольт.

Ранее исследователи уже пытались воссоздать выработку электричества угрями, соединяя множество конденсаторов, но из-за металлической основы конструкция получалась хрупкой, непрактичной и негибкой.

Электрические волокна

Этот материал может растягиваться на 70 процентов, не теряя своих электрических свойств. При этом его можно смешать с обычными эластичными волокнами и создать ткань, которая бы использовалась в одежде совместно с нательными устройствами.

Исследователи уже проводили эксперименты, подключая "угорьные" провода к электронным часам и светодиодам, вшитым в футболку. По словам ученых, эти провода вскоре можно будет вшивать в обычную одежду и с их помощью заряжать, например, Apple Watch или Google Glass.

Также исследователи попробовали совместить эти волокна с солнечными батареями в виде проводов. Это позволило создать ток в 10 вольт - достаточно для подключения или зарядки небольших устройств.