科學家研制出可穿戴的生物電池,身上的汗水就可以讓其電力源源不斷
該生物電池利用的是微生物發電,發電能力穩定。
這張看著彈性十足的皮一樣的科技產品,當筆者第一眼看見的瞬間,是覺得從下面的小動物身上扒下來的:
其實,這是,生物電池。
這款生物電池是可穿戴設備(又稱柔性設備)的一種,它的核心技術在于采用微生物作為儲電材料,表現形式是紡織物(即衣服采用的纖維等)。與傳統電池類比,這里的微生物就相當于現在電池里采用的鋰離子;這里的紡織物即現有的電池芯;而人體內排出的汗水就是充電的電源。
為什么人體內的汗水是充電的電源呢?這主要因為研究人員采用微生物細胞作為儲電材料。同傳統電池的原理一樣,電池內材料的化學反應是電池電力的來源,這里微生物細胞內的酶所帶來的酶促反應(生物體內的化學反應)就決定著電力的穩定供應問題。
對此,主要研究者Seokheun Choi解釋道:“微生物細菌細胞內的酶作為生物催化劑,會發生酶促反應,而活的細菌細胞環境可以保持穩定的酶活性。當這樣的材料穿戴在人身上時,人體體表的汗水和分泌物中的有機物成分十分有利于微生物的大量繁殖,因此電池會有較長的使用壽命。”
這里,Choi又進一步指出:因為人體內細菌比正常的細胞還要多,所以可穿戴電子設備就可以直接使用細菌作為電池的電力來源,并且,實驗中,研究人員測試了材料在扭曲、拉伸情況下的電力供應能力,結果發現這一材料的電力供應能力始終是穩定的。
其實,關于可穿戴材料的開發,這款由賓厄姆頓大學研究團隊開發的“柔性”電池已經不是首例。此前,哈佛大學的Wyss研究所就開發了一種以紡織物為基礎的“柔性”傳感器;美韓大學也曾聯合研發過以紙張為基礎的“柔性”電容儲能設備。
但是從實際應用的角度來看,選擇織物材料作為載體具有廣泛的應用前景,未來它可以像衣服一樣穿在身上。相對而言,紙張材料的應用范圍就會較為狹隘。
關于這一點,Choi表示,這款可伸縮、可扭曲的生物電池可以作為后面可穿戴電池的構造標準。
但僅僅有持續不斷的電力供應是不夠的,電池的性能取決于功率、容量、比能量和電阻等因素,所以該技術還需進一步的測試。
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