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細(xì)菌也能發(fā)電！可對(duì)手機(jī)等小型電子設(shè)備充電

目前，科學(xué)家最新計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)菌能夠“發(fā)電”，對(duì)智能手機(jī)等小型電子設(shè)備進(jìn)行充電。

據(jù)英國報(bào)道，通常人們是不會(huì)喜歡細(xì)菌的，它們爬行在食物上，或者寄生在家中，但目前科學(xué)家最新研究表明，未來細(xì)菌將幫助我們對(duì)手機(jī)充電。

科學(xué)家模擬實(shí)驗(yàn)顯示，細(xì)菌的自然運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)能可以采集利用，作為微型“風(fēng)力發(fā)電廠”。他們認(rèn)為，細(xì)菌也可以對(duì)智能手機(jī)充電。這項(xiàng)技術(shù)可在微型等級(jí)產(chǎn)生能量，如果得以廣泛應(yīng)用，將具有深遠(yuǎn)意義，有助于解決人類日益增長的能量危機(jī)。

英國牛津大學(xué)研究人員使用計(jì)算機(jī)模擬證實(shí)細(xì)菌作為一種密集活躍物質(zhì)，通過組織利用可使圓柱形轉(zhuǎn)子運(yùn)行，可以提供一種穩(wěn)定的動(dòng)力源。他們指出，生物驅(qū)動(dòng)發(fā)電站未來有一天將成為微型發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于自組裝和自供電的小型人造電設(shè)備，例如：智能手機(jī)或者麥克風(fēng)。

牛津大學(xué)物理系泰勒-申德魯克（Tyler Shendruk）博士說：“生產(chǎn)千兆瓦級(jí)電能具有一定的挑戰(zhàn)，發(fā)現(xiàn)和有效利用微觀等級(jí)發(fā)電也有一定難度。一種潛在的方法是對(duì)微型機(jī)械提供少量動(dòng)能，直接在細(xì)菌懸液采集能量。”目前這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《科學(xué)》雜志上。

密集細(xì)菌懸液是一種典型的活性液體，該液體流動(dòng)方式是自然的。雖然游動(dòng)中的細(xì)菌能夠群游，驅(qū)動(dòng)無序液體流動(dòng)，但它們通常過于混亂無序，難以提取任何有用的能量形式。目前研究人員將64個(gè)微型轉(zhuǎn)子構(gòu)成的一個(gè)晶格放入細(xì)菌懸液，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能夠自發(fā)地組織在一起，使鄰近轉(zhuǎn)子開始以相反方向旋轉(zhuǎn)，這讓人們聯(lián)想到一種簡單結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置。

申德魯克博士解釋稱，令人吃驚的是，我們沒有預(yù)設(shè)計(jì)微型齒輪狀渦輪，這些轉(zhuǎn)子能夠自組裝成一種細(xì)菌風(fēng)力發(fā)電裝置。當(dāng)我們?cè)诩?xì)菌湍流中的一個(gè)單個(gè)轉(zhuǎn)子，它被隨機(jī)地“踢開”，當(dāng)我們?cè)诩?xì)菌懸液中放置一批轉(zhuǎn)子時(shí)，它們會(huì)突然形成一種規(guī)律性模式，同時(shí)鄰近轉(zhuǎn)子會(huì)以相反的方向旋轉(zhuǎn)。

研究報(bào)告合著作者、阿敏-多斯特莫哈馬迪（Amin Doostmohammadi）博士稱，從生物系統(tǒng)獲得少量機(jī)械能量是非常寶貴的，因?yàn)樗⒉恍枰斎牍β剩瑑H使用內(nèi)部生物化學(xué)過程來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。

著名學(xué)者朱莉婭-約曼斯（Julia Yeomans）教授強(qiáng)調(diào)稱，自然界是非常神奇的，能夠制造微型發(fā)動(dòng)機(jī)，如果我們深入理解和分析，它們將具有巨大的潛能。

最新研究顯示，細(xì)菌可以模擬“微型生物發(fā)電站”，未來對(duì)智能手機(jī)等小型電子設(shè)備提供電能。

研發(fā)出新型可穿戴離子型無源力學(xué)傳感器

隨著可穿戴設(shè)備的爆發(fā)式發(fā)展，與其密切聯(lián)系的可穿戴傳感技術(shù)也迅速發(fā)展。目前研究較多的柔性力學(xué)傳感器主要為電阻型和電容型，它們不易檢測出不同方向的力學(xué)變形，不利于復(fù)雜多維運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測。

日前，中科院蘇州納米所陳韋研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于離子壓電效應(yīng)的可穿戴離子型無源力學(xué)傳感器，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)于人體多尺度多維活動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。相關(guān)成果發(fā)布于《微尺度》。

這種離子型傳感器以貴金屬材料或者石墨烯材料作為電極材料，以離子液體作為電解質(zhì)。在受到力學(xué)形變作用下，其內(nèi)部可移動(dòng)離子會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，由于離子液體中陰陽離子的移動(dòng)速度不同，導(dǎo)致兩側(cè)電極上離子的非平衡分布，從而產(chǎn)生電壓輸出。與傳統(tǒng)的壓電特性相類比，這種通過離子運(yùn)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的特性被稱之為離子壓電效應(yīng)。與電阻式以及電容式傳感器相比，該離子型傳感器無需外部電源，并且可以對(duì)力學(xué)變形的方向進(jìn)行識(shí)別。

該離子型無源傳感器可直接貼敷在人體皮膚或衣物上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)大范圍不同方向的手腕運(yùn)動(dòng)、坐姿變化、劇烈運(yùn)動(dòng)前后的微弱脈搏波信號(hào)變化，以及手指觸摸運(yùn)動(dòng)等不同類型不同范圍的人體活動(dòng)，離子型傳感器都能實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)測和分辨。