Self-Gelling Quinone-Based Wearable Microbattery

Autor(es):Mostrar menos -

Bertaglia, Thiago ; Kerr, Emily F. ; Sedenho, Graziela C. ; Wong, Andrew A. ; Colombo, Rafael N. P. ; Macedo, Lucyano J. A. ; Iost, Rodrigo M. ; Faria, Luana C. I. ; Lima, Filipe C. D. A. ; Teobaldo, Gabriel B. M. ; Oliveira, Cristiano L. P. ; Aziz, Michael J. ; Gordon, Roy G. ; Crespilho, Frank N.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES; v. 9, n. 17, p. 11-pg., 2024-06-09.

Resumo

Wearable power sources are envisioned since their development promises to speed up the widespread application of wearable devices in different areas, such as healthcare, smart-city management, and robotics. Here, the 4 '-((9,10-anthraquinone-2-yl)oxy)butyrate (2-BEAQ), an anthraquinone derivative, is synthesized, and further applied for producing a redox-active shear-thinning hydrogel (BEAQ-gel). The gel comprises cylindrical aggregates of 2-BEAQ molecules dispersed within a water matrix, interconnected through ionic, ion-dipole, and hydrogen bonding interactions. BEAQ-gel also presents interesting rheological characteristics and composition tunability since it can be produced in a large range of concentrations. This improved redox 3D hierarchical network also makes the network capable of retaining high quantities of potassium hydroxide, thereby enhancing conductivity. By coupling BEAQ-gel with Ferricyanide the development of a wearable battery is demonstrated, which exhibits an output voltage of 0.89 V even when bent at a 180 degrees angle, making it suitable for powering wearable devices. This work presents an innovative alternative for the production of wearable devices, from the design of the anode and cathode materials to the wearable casing and demonstrates the use of redox-active low-molecular-weight-gel (LMWG) as an active material of a microbattery giving a valuable glimpse to the further development of wearable energy storage devices. The synthesis of 2-BEAQ enables the creation of BEAQ-gel, a redox-active hydrogel. This gel's unique structure and rheological properties offer versatility in concentration and conductivity enhancement through potassium hydroxide retention. Coupling BEAQ-gel with Ferricyanide yields a wearable battery with 0.89 V output, resilient even when bent at 180 degrees. image (AU)

• Processo FAPESP: 22/09164-5 - Compreendendo os mecanismos de transferência de carga em sistemas biológicos e biomiméticos usando técnicas in-situ e operando: desde a ciência fundamental à aplicação na área energética
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/12404-2 - EMU concedido no processo 2018/22214-6, STM-in situ com Eletroquímica
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 16/24531-3 - Propriedades estruturais e biofísicas de lipoproteínas nativa e modificada
• Beneficiário: Antonio Martins Figueiredo Neto
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/21089-6 - Superfícies de carbono para aplicação em baterias orgânicas: propriedades estruturais da interface hidrogel/eletrólito/eletrodo
• Beneficiário: Luana Cristina Italiano Faria
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/05665-7 - Desenvolvimento de superfícies de Van der Waals para aplicação em biodispositivos
• Beneficiário: Rafael Neri Prystaj Colombo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/15333-1 - Células híbridas bio-foto-eletroquímicas para conversão de energia solar
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/04796-8 - Estudos in situ e operando de metaloenzimas para conversão de energia e bioeletrossíntese de combustíveis
• Beneficiário: Graziela Cristina Sedenho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/20493-2 - Estudo de metaloenzimas por eletroquímica acoplada à espectroscopia vibracional
• Beneficiário: Lucyano Jefferson Alves de Macêdo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/03681-2 - Microbaterias orgânicas: utilizando hidrogéis e moléculas redox bioinspirados
• Beneficiário: Thiago Bertaglia
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 23/01529-7 - Bioengenharia de metaloproteínas bifuncionais aplicadas na produção de produtos de valor agregado
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 23/17506-6 - Estudo computacional do mecanismo de transferência eletrônica em sistemas híbridos nanoestruturados
• Beneficiário: Filipe Camargo Dalmatti Alves Lima
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular