美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)在2014年夏天推出了一款新型生物電池,可以貼在人的皮膚上,通過(guò)人體排汗來(lái)獲取能量。這種生物電池的能源來(lái)自乳酸,而乳酸大量存在于人劇烈活動(dòng)后的汗水中。
有趣的是,美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的研究小組最初并不是想做一個(gè)生物電池,而是想設(shè)計(jì)一個(gè)可攜帶的乳酸監(jiān)測(cè)儀,用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練后的乳酸值,來(lái)合理控制運(yùn)動(dòng)量。現(xiàn)有的乳酸檢測(cè)方法是抽血檢測(cè),非常不方便,因此加利福尼亞大學(xué)的賈文昭博士便帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)著手開發(fā)一種更快、更便捷的方法。賈博士設(shè)想,既然乳酸會(huì)隨汗液排出,那么把乳酸感應(yīng)器貼在運(yùn)動(dòng)員身上,不就可以更方便地進(jìn)行測(cè)試了嗎?
研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)這一設(shè)想,發(fā)明了一種貌似文身貼紙的小型乳酸檢測(cè)器。這個(gè)乳酸檢測(cè)器中的主要部件是乳糖傳感器,傳感器中含有一種酶,可以從乳酸分子中奪取電子從而產(chǎn)生弱電流。研究者把貼紙貼在了10個(gè)志愿者的上臂,然后讓他們?cè)诮∩碥嚿线M(jìn)行30分鐘強(qiáng)度不斷增大的運(yùn)動(dòng),同時(shí)測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生的電流。這樣,研究者們就能夠監(jiān)測(cè)在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不斷改變的情況下,汗液中的乳酸水平的變化情況了。
隨后,研究團(tuán)隊(duì)又利用這些研究成果制造了一個(gè)由汗液驅(qū)動(dòng)的生物電池。電池陽(yáng)極上附著的酶可以從乳酸分子中奪取電子,然后將電子傳遞到陰極上附著的電子受體上,從而產(chǎn)生電流。有意思的是,身體不那么強(qiáng)壯的人(運(yùn)動(dòng)頻率低于每周1次)比那些較強(qiáng)壯的人(每周鍛煉1~3次)產(chǎn)生的能量要多,這很有可能是因?yàn)樯眢w較弱的人會(huì)更快地感到疲勞,使得身體產(chǎn)生更多的乳酸。
這種電池是表皮電化學(xué)生物感應(yīng)和生物燃料電池成功結(jié)合的首個(gè)例子,這種結(jié)合在未來(lái)具有很大的應(yīng)用潛力。這一新型生物電池具有顯著的優(yōu)點(diǎn),比如更安全,不會(huì)漏電和充爆,速度也更快,還可以隨時(shí)隨地充電等??茖W(xué)家表示,這一技術(shù)不久就能應(yīng)用于心臟監(jiān)護(hù)器、微型電子表,甚至可以應(yīng)用于野外迷失的手機(jī)充電中。
當(dāng)然,這一技術(shù)現(xiàn)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠成熟。新型生物電池的能量還不夠高,只能產(chǎn)生約4微瓦的能量。而普通手表需要至少10微瓦才能驅(qū)動(dòng)。因此,這一技術(shù)目前的應(yīng)用范圍還很窄,科學(xué)家們正在探索進(jìn)一步加強(qiáng)能量?jī)?chǔ)存、提高電池工作效率的方法。
(責(zé)編 陳?。?/p>