为绿色个人电子革命提供动力的细菌

研究人员发现了如何设计一种生物膜,该生物膜在蒸发中收获能量并转换...

Agalactiae链球菌(B组链球菌)细菌(图像:CDC,Unsplash)

马萨诸塞大学阿默斯特大学的研究人员最近宣布,他们已经弄清楚如何设计一种生物膜,该生物膜在蒸发中收获能量并将其转换为电力。这种生物膜在自然通信中宣布,有可能彻底改变可穿戴电子产品的世界,从而为从个人医疗传感器到个人电子产品提供动力。

“这是一项非常令人兴奋的技术,” UMASS Amherst工程学院电气和计算机工程研究生liu说:“这是一项非常令人兴奋的技术。“这确实是绿色的能源,与其他所谓的'绿色能源'来源不同,其生产是完全绿色的。”

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这是因为这种生物膜 - 一张纸厚度的细菌细胞薄片是由细菌地球杆菌硫剂的工程版本自然产生的。已知G.硫核会产生电力,并以前已在“微生物电池”中用于电动设备。但是,这样的电池要求G.硫杆菌适当地照顾并喂养持续的饮食。相比之下,这种新的生物膜可以比大小相当的电池供应,即使不是更多的能量,并且可以连续起作用,因为它已经死了。而且因为它已经死了,所以没有需要喂食

UMass Amherst杰出的微生物学教授,本文的高级作者之一Derek Lovley说:“这要高得多。”“我们通过从根本上减少所需的处理量来简化发电的过程。我们可以在生物膜中可持续地生长细胞,然后使用该细胞的团聚。这可以减少能量输入,使一切变得更简单,并扩大。潜在的应用。”

这种新生物膜背后的秘密是它从皮肤上的水分中产生能量。尽管我们每天都会阅读有关太阳能的故事,但到达地球的太阳能中至少有50%用于蒸发水。UMass电气和计算机工程教授和该报纸的另一位高级作者Jun Yao说:“这是一个巨大的,尚未开发的能源。”由于我们的皮肤表面不断湿润,因此生物膜可以“插入”,并将蒸发中锁定的能量转换为足够的能量,从而为小型设备供电。

Yao说:“可穿戴电子设备的限制因素一直是电源。电池耗尽,必须更换或充电。它们也笨重,沉重且不舒服。”但是,一种清晰,小,薄的柔性生物膜可产生连续且稳定的电供应,并且可以像创可贴一样佩戴,因为贴片直接应用于皮肤,可以解决所有这些问题。

这一切使G.硫子菌在看起来像薄垫子的菌落中生长,每个单个微生物通过一系列天然纳米线连接到其邻居。然后,团队收获这些垫子,并使用激光将小电路蚀刻到电影中。一旦蚀刻了膜,它们就会夹在电极之间,并最终以柔软,粘稠,透气的聚合物密封,您可以直接涂在皮肤上。一旦将这种微型电池涂在您的体内,就可以“插入”该电池,就可以为小型设备供电。

Yao说:“我们的下一步是增加电影的大小,以动力更复杂的皮肤磨损电子产品。”刘指出,目标之一是为整个电子系统而不是单个设备提供动力。

这项研究是由UMASS Amherst的应用生命科学研究所(IALS)培育的,UMass Amherst结合了29个部门的深层和跨学科专业知识,将基本研究转化为有利于人类健康和福祉的创新。

JürgenThalmayer
2022年8月1日

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