@ 2017.09.29 , 19:00

利用血液流动来发电的碳纳米管

利用血液流动来发电的碳纳米管
credit:123RF

为了给可穿戴电子设备提供动力,工程师们多年来一直在寻找把我们的身体变成电源的方法。心跳、走路和肌肉活动都是他们的备选名单上可能的动力来源。

现如今,他们又盯上了我们的循环系统。复旦大学的研发团队想出了一个点子,将碳纳米纤维管束植入到血管中,从流动的血液中获取能量。他们在Angewandte Chemie(《应用化学》)中提出了基本的设计构思,尚未用动物进行过实验。

为了制造0.8毫米直径的纤维束,他们或者用排列整齐的碳纳米管阵列包裹住塑料纤维,或直接将碳纳米管片捻成纱线状的织物。

研究人员称该系统是水电的微缩版,但发电原理本质上有所不同。当纤维与盐溶液接触时,在浸没的纳米管和溶液之间的界面上形成一层电双层,纳米管表面带负电荷,溶液上薄薄的一层出现正电荷。当溶液流过时,溶液中的负离子和从纳米管中抽离出的电子会试图平衡双电层。但是这种努力不会太成功:更多的电荷在流动液体的前方被产生出来。纤维两端形成电势差,产生电压和电流。其他团队制造了基于纳米管的纱线,可以在扭曲和拉伸时发电。

把纤维束被放入一根两端接有铜线的管子之中,再让盐溶液从管中流过,它的发电效率超过23%。研究人员称,这比以前报道的纤维形态的能量采集装置更高。纤维长度越大,液体流动越快,盐浓度越高,电量输出越多。

一个30厘米长的设备可以输出0.04毫瓦的功率。这或许就足以为非常小的传感器和植入设备供电。研究人员将三根10厘米长的纤维连接到青蛙的坐骨神经,以演示其在体内的作用。当纤维浸入流动的盐溶液中时,会产生轻微的肌肉收缩。

研究人员说,纤维也可以编织成纺织品来制造发电衣服。

本文译自 IEEE,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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