科學(xué)家們僅用一張紙就研制出一款由細(xì)菌供電的電池，他們說這款電池有望成為既便宜又容易生產(chǎn)的電源，在偏遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，人們可以將這種電源用在醫(yī)療傳感器上。
這款像紙一樣的可折疊電池就是最近研發(fā)出來的生物電池中的一種。它能儲(chǔ)存有機(jī)化合物產(chǎn)生的電力。在這種電池里，電力是由廢水中的常見細(xì)菌生產(chǎn)的。
這種紙質(zhì)設(shè)計(jì)是一種名為“紙質(zhì)電子”的新研究領(lǐng)域中一部分，正如它的名字所示，這種設(shè)計(jì)是紙與電子的融合。
如果要制作這種紙質(zhì)電池所需的簡(jiǎn)單組件，我們應(yīng)該使用的是那些在世界偏遠(yuǎn)地區(qū)容易獲得的材料。這樣一來，在輸電網(wǎng)或傳統(tǒng)電池?zé)o法正常使用的地區(qū)，這種電子產(chǎn)品就能成為堅(jiān)實(shí)可靠的后盾。
“近來，紙質(zhì)電子作為一種既簡(jiǎn)單又廉價(jià)的供電方式出現(xiàn)，為一次性護(hù)理診斷傳感器提供電力，”來自美國(guó)賓厄姆頓大學(xué)的工程師Seokheun "Sean" Choi說。
為了制作電池，研究人員把一條帶狀的硝酸銀放在了一張色層分析紙上。然后他們又在紙上放了一層薄薄的蠟，以形成電池的正極。
在紙的另一面，團(tuán)隊(duì)制作了一個(gè)以導(dǎo)電聚合物為原料的蓄電池，只要往里添加幾滴帶有細(xì)菌的廢水，就能形成電池的負(fù)極。
當(dāng)紙張被折疊起來時(shí)，電池的正極與負(fù)極就會(huì)相互接觸，電池就能通過細(xì)菌代謝進(jìn)行充電。而細(xì)菌代謝的過程，實(shí)際上就是細(xì)胞呼吸的過程。
這并不是科學(xué)家第一次進(jìn)行可延展的非傳統(tǒng)電池的設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。
去年，來自美國(guó)和中國(guó)的團(tuán)隊(duì)展示了一款折紙型的鋰離子電池，它包含了一些“柔軟的褶皺”，所以可以伸展和收縮。
數(shù)月后，來自瑞典的研究人員研發(fā)了一種名為“紙電池”的東西，這是一張由纖維素和高分子聚合物組成的紙，能夠儲(chǔ)存電力。
就在上個(gè)月，英國(guó)科學(xué)家公開了一個(gè)受人類腸道啟發(fā)而成的電池設(shè)計(jì)。他們?cè)O(shè)計(jì)的鋰-硫磺電池模仿了人類腸道中類似手指形狀的突出物，這種突出物被稱作絨毛。這種電池能捕捉隨著時(shí)間流逝而斷裂的硫磺碎片，因此，它們老化的速度將會(huì)減緩。
對(duì)于新型的紙質(zhì)電池，電流的輸出量取決于紙的數(shù)量的多少和紙的堆放和折疊方法。正如你在以上圖片中所見的那樣，每張可折疊的紙張中都包含了一定數(shù)量的方形小電池，這種方形的小電池通常是鋪設(shè)在輸電網(wǎng)中的。
研究人員使用六個(gè)電池進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)組合順序三個(gè)電池成一排、疊成兩層時(shí)，電池產(chǎn)生125.53微安的電流和31.51微瓦的電量；當(dāng)六個(gè)電池相互重疊時(shí)，其產(chǎn)生的電流和電量分別為105.89微安及44.85微瓦。
研究人員承認(rèn)，每層紙張之間縫隙的不同或任何偏移（不對(duì)稱）情況的發(fā)生，都會(huì)使得電池的供電表現(xiàn)有所不同；他們表示，為了使這種設(shè)備產(chǎn)出更多的電量，研究人員仍需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)工作。
目前，要使用數(shù)百萬個(gè)紙質(zhì)電池才能為一個(gè)40瓦的電燈泡提供充足的電量。因此，這項(xiàng)技術(shù)近期尚不可能為傳統(tǒng)電子產(chǎn)品供電。
不過，，研究人員表示， 根據(jù)目前的情況這款電池已具備足夠的電力去驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的傳感器，這些傳感器主要應(yīng)用于檢測(cè)糖尿病患者體內(nèi)的葡萄糖水平，或是檢測(cè)病人體內(nèi)的病原體等。因此，這種電池可以把緊急醫(yī)療救護(hù)帶到那些居住區(qū)不供電，卻又亟待治療的人們身邊。
“與那些優(yōu)勢(shì)明顯、使用靈活、綜合能力強(qiáng)的電池相比，紙質(zhì)微生物燃料電池技術(shù)可以說是最不發(fā)達(dá)的，”Choi說。
“這種電池的誕生讓我們感到興奮無比，因?yàn)椋⑸锟梢詮娜魏文苓M(jìn)行生物降解的原料（如廢水）中獲得電力。而這種原料又是隨處可得的。因此，我相信這種類型的紙質(zhì)生物電池能在未來成為紙質(zhì)電子的電量來源。”
該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《先進(jìn)材料技術(shù)》中。
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