科学家研发纸基生物电池廉价又便携 还可用于医疗诊断
时间:2018-08-21 08:56来源:前瞻网 作者:综合报道
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近日，研究人员研发了一种由纸制成、以细菌为燃料新型电池，他们将在第256届美国化学学会(ACS)全国大会上公布他们的研究成果。“作为生物传感器的材料，纸张具有独特的优势，”Choi博士说。
“它价格便宜，可一次性使用，柔韧性好，表面积大。然而，复杂的传感器需要电源。商用电池既浪费又昂贵，而且无法集成到纸基中。最好的解决方案是纸基生物电池。”
研究人员此前已经开发出了一种基于纸张的一次性生物传感器，用于廉价方便地诊断疾病和健康状况，以及检测环境中的污染物。许多这样的设备依靠颜色变化来报告结果，但它们通常不是很敏感。为了提高灵敏度，生物传感器需要电源。
Choi希望开发一种便宜的由细菌驱动的纸电池，这种电池可以很容易地整合到这些一次性设备中。因此，他和他在纽约州立大学宾罕顿分校的同事们，通过在纸表面印刷薄层金属和其他材料制成了一个纸电池。然后，他们把冻干的“外产电菌”(exoelectrogens)放在纸上。
外产电菌是一种特殊的细菌，可以将电子转移到细胞外。当细菌为自己制造能量时产生的电子会通过细胞膜。然后它们可以与外部电极接触并为电池供电。
为了激活电池，研究人员添加了水或唾液。在几分钟内，这种液体就恢复了细菌的活力，产生的电子足以为一个发光二极管和一个计算器提供动力。
研究人员还研究了氧气如何影响他们设备的性能。氧气很容易通过纸张，可以在细菌到达电极之前吸收细菌产生的电子。
研究小组发现，尽管氧气会略微减少发电量，但影响很小。这是因为细菌细胞紧密地附着在纸纤维上，在氧气介入之前，纸纤维迅速地将电子转移到阳极。
这种纸电池可以一次性使用，然后扔掉，目前的保质期约为四个月。Choi正在研究条如何提高冻干细菌的存活率和性能，从而延长其保质期。Choi说:“在大多数实际应用中，电力性能也需要提高大约1000倍。”他指出，这可以通过堆叠和连接多个纸电池来实现。他已经申请了电池的专利，并正在寻找行业合作伙伴以进行商业化。（图：sciencedaily）
(责任编辑：王杰)
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