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《自然》:世界首个模拟发电细胞“电器官”问世
金陵 2017-12-15
导语

而今问世的是世界首个利用生物相容性材料制成的软体、柔性、透明的“电器官”,非常符合软体机器人的相关需求——非硬质且不需要插入接通。

英国《自然》杂志12月12日发布了一项工程学最新进展:欧洲科学家报告了首个模拟发电细胞的“电器官”。这是一种利用生物相容性材料制成的柔性超级电源,灵感源于电鳗,符合软体机器人的需求,并将在移植物、可穿戴设备上发挥巨大潜力。

自然界一向被视为人类各种技术思想及重大发明的源泉,科学家们研究自然界生物体的结构与功能原理,并依据这些原理发明出新的设备和技术。研究人员此次研发的模拟发电细胞的超级电源,正是从“水中高压线”——电鳗身上获得灵感。


电鳗是一种以短暂强力放电而闻名的鱼类,可以瞬间产生高达100瓦特的强大电力击昏猎物。奇妙的是,它还能随意放电、自行掌握放电时间和强度。电鳗所依赖的不是电池,而是成千上万的发电细胞,这些细胞堆叠在一起可以大量放电。

瑞士弗里堡大学研究人员迈克尔·梅耶及其同事借此开发出了一种水凝胶基管状系统,可以很好地模拟发电细胞的相关特征。他们还精心设计了一个类似折纸一样的折叠结构来帮助控制放电,由此最终得到的电源,能够产生和电鳗相仿的电压。

研究人员表示,随着技术与生物体的融合不断推进,具有生物相容性、机械顺从性并且能捕捉生物系统内部化学能的电源,已成为一种必需。而今问世的是世界首个利用生物相容性材料制成的软体、柔性、透明的“电器官”,非常符合软体机器人的相关需求——非硬质且不需要插入接通。

论文作者表示,下一代设计如能改进性能,则该系统将更广泛用于移植物、可穿戴设备和其他移动设备电源,真正打开“电器官”供应的大门。

文章链接:

Thomas B. H. Schroeder, et al, "An electric-eel-inspired soft power source from stacked hydrogels," Nature552,214–218(14 December 2017), doi:10.1038/nature24670

(本文来源:科技日报,记者:张梦然。)

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作者 金陵

本科生

北京大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
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