【新技术】血液流动发电不是梦!复旦大学团队用碳纳米管纤维做到了

摘要: 近日,杜克大学神经外科学教授马蒂亚斯·格罗默耶 (Matthias Gromeier) 和免疫学教授史密

11-08 14:01 首页 新材料产业

  近日,杜克大学神经外科学教授马蒂亚斯·格罗默耶 (Matthias Gromeier) 和免疫学教授史密塔·奈尔 ( Smita Nair ) 领衔的研究团队揭示了如何利用修饰过的脊髓灰质炎病毒 PVS-RIPO (recombinant oncolytic poliovirus) 激活人体免疫系统并消灭癌细胞,该研究发表于《科学·转化医学》。

 

  为了给可穿戴电子设备供电,工程师们一直在寻找从人体发电的方法。他们已经设想出将心跳、步行以及肌肉运动转化成电力的方案。

 

  现在,复旦大学的研究团队找到一种利用血液流动发电的方法,采用的材料是碳纳米管纺成的微型纤维。该纤维可以植入到血管中,收集血液流动产生的能量。研究人员提出了基本概念,发表在《应用化学》(Angewandte Chemie)期刊上,但是尚未进行动物实验测试。


  上述微型纤维的直径为 0.8 毫米,可以用塑料纤维包裹在有序碳纳米管阵列制备而成,也可以将碳纳米管捻成纱线状纤维。


图 l 微型纤维(来源:复旦大学/Wiley)


  研究人员把这个系统称之为迷你版水力发电,但是原理不同。如果把纤维进入到盐溶液中,浸入的纳米管和溶液界面形成双电层,其中纳米管表面带负电,溶液表面带正电。当溶液流过时,溶液中的负离子以及纳米管中的电子会去平衡双电层。但是,它们没有完全成功,导致纤维两端电荷不同,进而产生电压和电流。有其他团队已经制备了基于纳米管的“纱线”,在扭转和拉伸时可发电。

 

  当纤维(用铜线连接在一起)放入含有盐溶液的管中,盐溶液流动即可发电,并且其效率超过 23%。这比先前报道的纤维状能量收集装置的效率高。另外,纤维越长、流体流动越快、盐溶液浓度越大,输出的电力越高。

 

  一个 30 厘米长的装置可以产生 0.04 毫瓦的电量,足够为小型的传感器和植入器供电。为了示范该装置在人体中的应用,研究人员将 3 个 10 厘米长的纤维连接到青蛙的坐骨神经上,然后把这些纤维浸入到流动的盐溶液中,结果导致轻微的肌肉收缩。


  此外,研究人员表示,这些纤维还可以编制到纺织品中,以制作可供电的衣物。


来源:DeepTech



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