一种受电鳗启发的灵活透明电源可用于为体内的电子设备供电，例如心脏起搏器、植入式传感器，甚至假体器官。 该原型于 12 月 13 日发表在《自然》杂志上，以盐水溶液为动力，但研究人员希望未来版本可以从体液中获取能量。
密歇根大学安阿伯分校的化学工程师托马斯·施罗德说：“我们的人造放电器官具有传统电池不具备的许多特性。”他共同领导了这项研究。 除了理想的物理特性外，“它没有那么强的潜在毒性，并且可以以潜在可再生的电解液流为动力运行”。
为了设计一种生物相容性电源，施罗德和他的同事从裸背鱼或电鳗（Electrophorus electricus）身上汲取了灵感，电鳗通过高达 600 伏的放电来防御自身并击晕猎物。 电鳗使用称为放电细胞的特殊细胞产生这些强大的电击，这些细胞位于沿着其身体大部分长度延伸的器官中。 这些细胞内部电解质浓度的变化会产生离子流，从而携带电荷。 尽管每个细胞仅产生很小的电压，但电鳗体内有成千上万个细胞串联堆叠，因此所有电压都加在一起。
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鱼类电力
施罗德的团队使用四种不同的聚丙烯酰胺和水制成的水凝胶来模拟放电细胞的解剖结构，然后将大约 2,500 个这样的单元堆叠在一起。 该合成系统产生了 110 伏的电势差。 但其总功率输出比电鳗小两到三个数量级，电鳗的细胞更薄，因此电阻更低。
施罗德说，从理论上讲，人造电池产生的电力可能足以运行现有的超低功耗设备，包括一些心脏起搏器。 但该团队认为，应该有可能显着提高系统的性能，例如通过使水凝胶膜更薄以降低其电阻。
电鳗利用代谢能来维持放电细胞之间电解质浓度的差异。 施罗德希望最终也能模仿这种能力。 他说：“可以想象，我们有一天可以使用像我们的人造放电器官这样的方案来利用体内不同的液体。”
马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的材料科学家和工程师马库斯·布勒对该团队的设计印象深刻。 他说，这是一个“超越传统思维的令人兴奋的进步”。 “我预计这项技术将在不久的将来得到部署。”
本文经许可转载，并于2017 年 12 月 13 日首次发表。