编者按：ED Yong日前发表了一篇名为A New Kind of Soft Battery, Inspired by the Electric Eel的文章，介绍了现在刚研发出来的一种模仿电鳗发电机制的软体电池，让人不禁感慨自然界的神奇。

1799年，意大利科学家Alessandro Volta（伏特）用锌和铜做了一个手臂长度的电池堆，锌和铜是用盐浸的纸壳分开的。这个“电流堆”是世界上第一个合成电池，但是Volta的设计基础却很古老——电鳗的身体。

电鳗可以通过发电器官来自我发电，发电器官占到了其两米长身体的80%。发电器官含有数千个特殊的肌肉细胞，名为发电细胞。每个细胞可以产生一个小小的电压，但是合在一起，这些细胞可以产生600伏左右的电压，足以电死一个人，甚至一匹马。这些细胞也使Volta在电池研发中有了更多思路，也让他享誉盛名。

两个世纪之后的今天，电池已经成为了不可或缺的日用品。但即使是现在，电鳗还在为科学家提供灵感。在弗里堡大学，由Michael Mayer带领的科研队伍创造了一种新的动力源，模仿的就是电鳗的发电器官。其含有多种颜色的凝胶块，呈长条排列，很像电鳗的发电细胞。想打开电池，只需要一起按压这些凝胶。

与传统电池不同，这个团队设计的电池又软又灵活，可能会为下一代的软体机器人供能。因为材料更贴合人体，电池也可能用于制造下一代的起搏器、修复物质和医学植入物。想象一下，以后有电隐形眼镜的灵感竟然来自于一条鱼。

为了研制这种不同寻常的电池，团队成员Tom Schroeder和Anirvan Guha在开始时阅读了大量关于电鳗发电细胞如何运作的资料。这些细胞以长条状堆叠，细胞之间被液体填充。就好像把抹了蜂蜜的薄饼一层一层堆起来，堆到很高，然后把它放倒，就和这个电池很像了。

电鳗休息的时候，每个发电细胞都会把阳离子从背面和正面泵出去，产生两个相反的电压，互相抵消。但电鳗需要电的时候，发电细胞的背面就会翻过来，向相反的方向泵出阳离子，就会产生一点电压。关键的是，每个发电细胞都会同时完成这个操作，所以加起来的电压是十分高的。就好像电鳗的尾巴里有几千个小电池，其中有一半的方向是反的，但是它们可以同时翻转，产生电压。“这简直太神奇了，” Schroeder说。

他和同事本来想在实验室里重塑整个发电器官，但是很快就意识到那太复杂了。之后，他们想到可以制造大量的细胞膜来模仿发电细胞堆，但是这些材料无法大量操 作，因为如果一个破了，整个系统就会停摆。Schroeder说：“这样会遇到‘串联小灯泡’的问题，一个灯泡坏了，一串灯泡都不亮了。”

最后，他和Guha选了更简单的一种装配方式，在两片板材上排列放置凝胶块。请看下图中的底板，红色凝胶含有盐水，蓝色的含有淡水，离子可以从红色凝胶流到 蓝色凝胶，但是由于凝胶是分散的，所以离子并不能流动。当另一块板材上的绿色和黄色凝胶桥连上红蓝凝胶之间的缝隙时，离子就有了移动的通道。

厉害的地方来了：绿色凝胶块只允许阳离子通过，黄色的只允许阴离子通过。也就是说阳离子只能从一边流入蓝色凝胶，阴离子则从另一边流入，蓝色凝胶周围就会产 生电压，就像发电细胞一样，而且每个凝胶块会产生一个小电压，但是数以千计的凝胶块成行排列，最高可产生110伏的电压。

在电鳗神经元发出信号后，电鳗的发电细胞就会开始放电。但是Schroeder的电池开关就简单很多了，只要把凝胶积压在一起就可以。

承载凝胶的板材过大会很不方便。但是密歇根大学的工程师Max Shtein提出了一个聪明的解决办法——折纸。用把太阳能板放进卫星的折叠方式来折叠凝胶板，然后把每个颜色的顺序排好，这样整个电池所占的空间就会小 很多，大小只有隐形眼镜那么大，说不定哪天真的可以佩戴到身上。

但对现在来说，这种电池必须要具备充电功能。电池一旦激活，可以供电几小 时，之后整个凝胶中的离子会趋于平衡，电池也就没电了。之后你需要把电池通上电，让凝胶回到高盐度和低盐度排列的状态。但Schroeder指出我们的身 体会持续地补充离子含量不同的液体，或许有朝一日我们可以利用这些液体来制造电池。

重要的是，这会让人体变得像电鳗一样。我们不太可能会电死其他人，但是我们可以利用体内的离子原料为小的植入物供能。当然，Schroeder还说这只是一个初步的设想，并没有一个实际的计划。他说：“很多东西因为很多原因无法实现，所以我也不想抱有太大的期望。”

范德堡大学的Ken Catania花了很多年来研究电鳗的生物学原理，他认为这个设想也不是不合理。“Volta的电池不仅仅可以装进手机里，你看现在，我们都已经离不开电池了，”他说。“历史可能会再现。”

他补充道：“我很惊讶电鳗能为科学届带来这么多贡献，这对基本的科学价值观来说，是一个很好的范例。” Schroeder只在动物园里见过电鳗，但他想有一天去亲自看看电鳗。“我从来没被电鳗电过，但我觉得我应该被电一下试试，”他说。

（本文来源：36Kr，原文见这里；）

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