用你的身體為內置晶元供電？電鰻啟發生物供電

在可植入技術發展如火如荼的今天，任然有難題尚未解決，比如誰來為它供電？如何保證供電的可持續性和安全性？這一系列問題引起了很多科學家的興趣。最近弗里堡大學的Michael Mayer就連同密歇根大學和加州大學聖地亞哥分校的研究者，共同創建了一種電鰻發電裝置，這種裝置依靠生物系統（此處為鰻魚）中的化學能發電，在水凝膠中可產生110伏的電壓。

製造這個裝置的想法源於一場彙報。在2月中旬加州舊金山舉行的第62屆生物物理學會年度會議上，一名叫Anirvan Guha的大學畢業生在會議上說，他們用含鹽水濃度不同的水凝膠使電鰻產生了幾百伏電壓，這使Michael Mayer大受啟發。

究其原理就是，當離子聚集在細胞膜的兩邊時形成了離子梯度，離子梯度兩側的電勢（或電壓）不同從而產生能量。隨著具有一定梯度的水凝膠逐層堆疊在一起，電壓進一步增加。經過設計，研究人員最終能得到高達110伏的電壓。

Anirvan Guha說：「為了堆疊大量水凝膠來產生100多伏的電壓，研究人員使用了一種3D生物印表機，這種印表機可以儲存小滴的凝膠，並藉助精確的空間解析度在紙上列印出大約2500個凝膠的陣列。」

他們先是將凝膠的前體液滴儲存在塑料基板上，然後用紫外光固化，將其轉化成固體凝膠。固體凝膠分為兩類，高鹽度和低鹽度凝膠，它們被交替列印在基板上作為第一層（見下圖，紅色為高鹽度凝膠，藍色為低鹽度凝膠）。隨後在它們上面交替列印親陰離子凝膠和親陽離子凝膠（見下圖，綠色為親陽離子凝膠，黃色為親陰離子凝膠）。當第二層將第一層完全覆蓋時，這些凝膠將連接成一個由612個四聚體凝膠細胞構成的傳導通路，可產生110伏的電壓。

列印出的高電壓「人造電風琴」

雖然他們利用這種裝置產生的電壓很高，但是電流只在幾十到幾百微安之間，這個電流值太低以致於不能為大多數電子設備供電。所以Anirvan Guha團隊目前最大的目標是增加通過水凝膠的電流值。

Guha說：「在未來，研究小組預計他們的研究結果將有助於為可植入的設備創造能量來源，從而利用人類體內已經存在的離子梯度創造出一個連續不斷充電的電池，畢竟這些離子梯度在我們體內不斷地重建著。」

文章來自azom網站，原文題目為Electric Eel-Inspired Hydrogel-Based Device Could Be Used as "Soft Power" Source，由材料科技在線匯總整理。

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