想象一下,將(jiāng)輕薄如紙的發(fā)電機嵌入鞋底,當你走(zǒu)路時身(shēn)上的手機即會充電,那該多好。據(jù)美國物理學家組織網5月14日(北京時間)報道,美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家利用一種對人類無害的病毒開發出將機械能轉(zhuǎn)換成電能的(de)技術。該研究成果5月13日發表在《自然?納米技術》在線版上。
該新型(xíng)發電技術是利用生(shēng)物材料的壓電性能來產生電力。研究人員將經過特別設計的病毒塗在電極上,用手(shǒu)指(zhǐ)輕(qīng)敲(qiāo)郵票大小的電極,病毒即會將(jiāng)敲擊的(de)力量轉換成電流。由於病毒自身可進入(rù)一(yī)個有序(xù)的薄(báo)膜中以驅動發電機(jī)工作(zuò),該新型發電機為製造微電子器件指出了(le)一(yī)個(gè)簡單思路(lù)。研究人員稱,新技術首次向個人發電機、在納米器件中使用驅動(dòng)器及基於濾(lǜ)過性毒菌的電子設備邁(mài)出了很有前景的一(yī)步。
在實驗室裏(lǐ),研究人(rén)員采用了隻(zhī)攻(gōng)擊細菌而對人友好(hǎo)的病毒M13噬菌體,其在幾個小時內可複製數百萬,所以(yǐ)在供應(yīng)上是穩定的。這些杆狀病(bìng)毒可在薄膜中自然(rán)地確(què)定方向,在盒(hé)子裏像筷子一樣對齊,這是科學家在納米構件(jiàn)中尋找的特質。
研究人員在(zài)研究中(zhōng)增加了病毒(dú)的壓(yā)電強度,利用基因工程添加了4個帶負電(diàn)荷的氨(ān)基酸殘基到螺旋蛋白質(zhì)並覆蓋在病毒上。這些殘留物可增加蛋白質兩端之間的電荷差異,從而提高了(le)病毒的電(diàn)壓。研究還發現,厚度約20堆層具(jù)有最強的壓電效應。
他們還組裝出基於病毒的(de)壓電能量發電機樣機。他們設法讓經遺傳工程處理過的病毒自發組織成約一平方厘米的多層膜,然後將膜夾在兩個鍍(dù)金的(de)電極間,通過(guò)電線連接到液晶顯示器上。當向病(bìng)毒施壓時,發電機能產(chǎn)生(shēng)高達6毫微安培電流和400毫伏電(diàn)壓(yā),足夠的電流使屏幕上閃爍出數(shù)字“1”,相當於約一個3A電池1/4的電壓。
研究人員說,他們(men)將(jiāng)對樣機中的原理進(jìn)行改進。由於生物技術的工具(jù)可(kě)大規模生產轉基因病毒,而在未來基於病毒的壓電材料可為新型微電子科技提供一條簡單路徑。
總編輯圈點
利用壓電效應將機械能轉換為(wéi)電能,此舉(jǔ)能在多大(dà)程(chéng)度上緩解世界能源危(wēi)機尚無法(fǎ)估計。但從科學家們以往的研究(jiū)成果(guǒ)看,這種基於納米尺度材料的轉換設備體積大大縮小,使隨身攜帶、乃至植入人體的個人發電機成為可能。而利用病毒的(de)自組裝特點來製造轉換設(shè)備,則一舉破解了在納米尺度組裝設備的技術(shù)難(nán)題,使其離實際應用更進一步。這可是天生好動者們的福音。也許有一天,忍(rěn)不住抖動腿部的你在麵對旁人“多動症”的指責時,可以坦然作答:“我(wǒ)在發電呢(ne)!”
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