谈用身体做移动电源的可能性
深刻的是,植入的织物功率约为一微瓦(百万分之一瓦),这个功率大体上已经能够达到运行一个心脏起搏器所需的电量了。
热量
如果你没有太多的精力去走路,并且不喜欢有东西包裹在你的器官上的话,也不用担心,你身上充沛的热气也能够发电!现在智能面料正在被开发中,其中纳入的"热电"材料能够通过热差生成电荷。今年,来自澳大利亚和中国的研究人员首次成功合成了能够把热能转化为电能的新型布料。它并没有被集成到衣服上,但在加热室试验期间,该材料能够通过身体的温度来产生电流。它只产生了大约一纳瓦的电量,而这虽然没有压电面料那么多,但已经能够和EP收集芯片匹敌了,它是世界上首例把热能转换为电能的材料,这种热电面料绝对有着很大的发展空间。
我们的身体内的再生能源可以为电子器件提供电力这我们已经知道了。但是,我们的皮肤下其实有着更丰富的能源来源,具有着更大的开发潜力。甚至可以说是这是一种天赐的化学燃料...
血液
为了正常工作,我们的细胞需要化学能量的持续供应。因此,我们体内都充满了它。研究人员最近正在研究这种说神秘其实也不神秘的化学能量源,对于这种内部燃料供给的研究可能很快就会出成果,这种化学能量的转换很快将不再仅仅作为新陈代谢的一种方式而存在了。
其实可能在研究探索路上最大的一步已经迈出去了--在过去的几十年中,基于酶的生物燃料电池(EFCS)已经被研究了出来。由电池供电的电子设备可通过这种电池在发电体液中分解能源丰富的化学成分来获得电量。EFCS的技术已经被发明出来有十多年了,而在最近的五年中,研究人员已经开始着手在活物上对它们进行实验测试。
当谈及能源丰富的体液时,血液似乎是毋庸置疑的王者。血浆--血液的液体成分,含有能够不断泛溶解的葡萄糖--这也是我们的细胞获取能量的主要来源。在2010年人们第一次发现EFC能够从生物的血液中获取能量。当时,法国的开发人员将一种设备植入了一个活的老鼠体内,这个设备在老鼠腹部成功运行了11天,而且这只老鼠看起来并没有任何不适感。在此期间,它不间断地产生了大约两微瓦的功率,而这个功率在理论上讲,已经足以给心脏起搏器供电了。
到了2012年,一个更强大的葡萄糖EFC被发明了出来。另一个法国团队(包括从2010年的一直努力过来的研究人员)对其做了一些改进--研发出了基于碳纳米管的EFC。当这种设备植入老鼠的腹部后,能够产生约40微瓦的功率,而这足以能够为LED灯和数字温度计供电了。
血糖供电EFCS尚未在人体中进行过测试。但基于它们已经在动物中试验成功(除了老鼠,EFCS也已经证明能够在兔、龙虾和蟑螂体内正常工作),这些能够自我供给的燃料电池肯定能够在未来用于医疗植入物中而无需再动用传统电池,也更无需动冒着风险动手术来更换电池了。
虽然这一项目有着诸多潜在的优点,但是利用血液发电仍然有一个严肃的问题--那就是你还是需要开刀动手术。为了保证EFC能够在血液中正常运作,将需要多次植入该设备。一次性外科植入或许一些患者还可以接受,但如果像这样这样需要多次植入的话恐怕会造成患者的恐惧心理。而且这种设备本身也具有危险性和不便性,于是寻找一个只需较少侵入性就能获得在体内的化学能量的方式便又一次被提上案来。值得庆幸的是,我们已经能够看到一些希望了。
汗液
挖掘体内的化学燃料而又不会用到手术刀的方式之一就是通过我们的毛孔。人体汗液中含有丰富的被称为乳酸化合物的物质,它也可用于使EFCS发电,能够作为替换它们的葡萄糖的燃料。研究人员已经能够测试人体排汗供电EFCS的效果(出汗多的话反而会更容易进入),而最终的结果也着实令人欣慰。
第一个能够从汗液发电的装置在2013年被来自于加州大学圣地亚哥分校的研究人员发明出来。它采取粘合贴剂的形式,很像一个临时的转印纹身,这个装置内部嵌入了乳酸清除EFC。为了测试这一项目,一组志愿者把这种装置穿在他们的手臂上,并开始剧烈运动20分钟。当受试者开始出汗,燃料电池也开始产生电流。由于汗液所产生的电流并不稳定,所以无法保证电力电子器件的正常运行,但是这已经足够清楚地证明了这项技术的潜力。
一年后,强有力的证据终于出现了,另一批来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员想出了一个方法--把EFC纳入耐磨的纺织汗带。志愿者穿着它骑上自行车进行锻炼,骑车人的汗水成功通过该设备让燃料电池发电。此时,汗液产生了足够的电力来同时运行两个电子装置--LED灯和数字手表--运行了几十秒钟。
可能还需要一段时
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