@ 2017.09.17 , 17:00

科学家们正在研究体内发电机

科学家们正在研究体内发电机
credit: 锐景创意

水力发电可以追溯到几千年前。如今,水坝和大瀑布向世界各地提供着绿色能源。现在,一组科学家已经将这种古老的概念运用到新的领域,内部空间,特别是我们自己的身体。研究人员正在考虑这是否能为下一代的植入和纳米材料提供动力。

在人的平均寿命中,心脏会跳动约15亿次,血液以每小时3-4英里的速度流动,这相当于一般人走路的速度。利用这些能量能够提供重要的性能。研究人员目前已经达到了一个重要的里程碑,这是世界上第一次尝试用身体来发电。

水力发电有许多优点。与风能和太阳能不同,水总是流动的,所以相对来说它仍是一个稳定可靠的来源。只要人活着,血液也会不断流动。科学家们曾推测,以此实现发电是可能的。然而,过程仍然很困难。研究团队想出了一个新颖的办法。

这基本上和水力发电的原理是一样的。水力发电厂中需要大型、重型且复杂的设备。怎么才能把它们缩小到纳米级呢?研究人员放弃了这个想法,转而设计并发明了一种纤维状流体纳米器(FFNG)。将这种不到一厘米厚的纤维浸入盐水溶液中时,它会产生能量。

碳纳米管是世界上最强大的物质之一。它们可以被旋转或排列成薄片。FFNG能够将碳纳米管薄片包裹在聚合物的核心上。碳纳米管不仅具有电活性,而且强韧且稳定。它们非常小,整个纤维只有不到半微米厚。此外,它们很灵活、可伸缩,能够持续一百万个周期左右。经过测试,它的效率要比以前的模型高上20%左右。

研究人员将FFNG连接到电极上,然后浸入盐水溶液中。流体在纤维上流动并产生了电流,同时也会破坏纤维的自然电荷分布的对称性。内部层和外层之间电荷的梯度不同,产生了大量的能量。当流体经过它时,这种干扰会持续下去,并不断地泵出能量。研究人员第一次在青蛙体内植入该设备后已经取得了理想的结果。

FFNG也有可能发挥更广泛的作用。或许你可以利用流动的血液给你的手机充电;它也可以被放进血管里,作为维持健康的纳米材料,例如心脏起搏器;同时也可以用来治疗疾病,比如最近为杀死癌细胞制造纳米钻头;它还可以作为传感器或内部健康检测器的电源。

本文译自 bigthink,由译者 镜子大王 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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