还在为电池不给力烦恼电鳗教科学家学做人

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还在为电池不给力烦恼?电鳗教科学家

学做人

近日,在加利福尼亚州旧金山召开的一次科学会议上瑞士的一个研究小组描述了一种新型的离子电池,它或许能够引发一场移动电源的革命。这种电池不需要预先充电,只要将其适当挤压就可以为电子设备供电。而创造这一高大上“神器”的灵感其实来自于淡水中的魔法攻击大师——电鳗。

l电鳗是怎么产生高压电的呢?

电鳗是一种极具传奇色彩的鱼类,能够在瞬间产生~伏的电压。电鳗发电的奥秘在于它拥有一种“发电器官”,这种器官由成千上万个特殊的细胞——发电细胞组成,它们合在一起看起来就像一排排堆放着的热狗面包。发电细胞不像肌肉细胞那样能帮助鳗鱼游泳,但能引导带电粒子运动,从而产生电流。发电细胞由小管连接,就像管道一样。

大多数情况下,这些通道让带正电的离子从细胞的内部向外流动。当鳗鱼放电时,它的身体就会打开一些通道,同时关闭其他一些通道。这就好比阀门一样,让带电的离子从通道的一边流入,从另一边流出。当这些离子移动时就会在某些地方产生正电荷,同时在另一个地方产生等量的负电荷。

电荷的差异会在每个发电细胞中产生一个很小的电压,但将数千个发电细胞串联在一起后,就可以产生高达伏的电压,足以电倒一个人。受此启发,科学家们建造了一种具有柔软、灵活特点的新型电池。这种电池可以在普通电池无法正常工作的情况下提供应急电力。

电鳗发电原理,图片来自参考文献

l新型电池的原理怎样的?

虽然这种新型电池的发电原理与鳗鱼的发电细胞相似,但在构造上又有所不同。它由覆盖在两层透明塑料上的彩色圆点组成,每个带颜色的圆点含有一种不同的凝胶,整个电池就像几张充满彩色液体的气泡膜。 张纸上有红、蓝两种点:红点的主要成分是盐水,蓝点的主要成分是淡水。第二张纸上有绿、*色两种点:绿点含有带正电的离子,*点含有带负电离子。

这些红、蓝点就像电细胞中的通道一样,发电时,把 张纸按压在另一张上面, 张纸上的红、蓝点会夹在另一张纸上的绿、*点之间,这样就可以让带电粒子在绿、*点之间流动。类似于在电鳗中的情形,这种移动的电荷会产生微小的电流,许多的点合在一起就能够产生伏特以上的电压。

新型离子电池示意图,图片来自参考文献

这类新型电池制造起来也比较容易,其中的带电凝胶可以通过3D打印机来制备。另一方面,凝胶的主要成分是水,所以电池在被压扁、严重变形后仍然有效。它们可以在潮湿的地方工作,有望为潜水艇或软体机器人提供动力。

甚至,有人还指出它可能会被应用在人体中,通过人体自身的运动带动其发电,进而为一些医用植入物供电,例如,心脏起搏器。该研究团队表示,人体内储存着有不同离子浓度的液体,这些离子液体可以被利用起来,充当这类新型电池的电解液。

新型离子电池示意图,图片来自参考文献

参考资料

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