利用血液流動來發電的碳納米管

credit:123RF

為了給可穿戴電子設備提供動力，工程師們多年來一直在尋找把我們的身體變成電源的方法。心跳、走路和肌肉活動都是他們的備選名單上可能的動力來源。

現如今，他們又盯上了我們的循環系統。復旦大學的研發團隊想出了一個點子，將碳納米纖維管束植入到血管中，從流動的血液中獲取能量。他們在Angewandte Chemie(《應用化學》)中提出了基本的設計構思，尚未用動物進行過實驗。

為了製造0.8毫米直徑的纖維束，他們或者用排列整齊的碳納米管陣列包裹住塑料纖維，或直接將碳納米管片捻成紗線狀的織物。

研究人員稱該系統是水電的微縮版，但發電原理本質有所上不同。當纖維與鹽溶液接觸時，在浸沒的納米管和溶液之間的界面上形成一層電雙層，納米管表面帶負電荷，溶液上薄薄的一層出現正電荷。當溶液流過時，溶液中的負離子和從納米管中抽離出的電子會試圖平衡雙電層。但是這種努力不會太成功：更多的電荷在流動液體的前方被產生出來。纖維兩端形成電勢差，產生電壓和電流。其他團隊製造了基於納米管的紗線，可以在扭曲和拉伸時發電。

把纖維束被放入一根兩端接有銅線的管子之中，再讓鹽溶液從管中流過，它的發電效率超過23％。研究人員稱，這比以前報道的纖維形態的能量採集裝置更高。纖維長度越大，液體流動越快，鹽濃度越高，電量輸出越多。

一個30厘米長的設備可以輸出0.04毫瓦的功率。這或許就足以為非常小的感測器和植入設備供電。研究人員將三根10厘米長的纖維連接到青蛙的坐骨神經，以演示其在體內的作用。當纖維浸入流動的鹽溶液中時，會產生輕微的肌肉收縮。

研究人員說，纖維也可以編織成紡織品來製造發電衣服。

本文譯自 IEEE，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！