研究人员设计的生物膜能够从你的汗水中产生长期持续的电力

马萨诸塞大学阿默斯特分校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，该生物膜可以在蒸发过程中收集能量并将其转化为电能。这种生物膜已在NatureCommunications上宣布，它有可能彻底改变可穿戴电子产品的世界，为从个人医疗传感器到个人电子产品的一切提供动力。

“这是一项非常令人兴奋的技术，”马萨诸塞州阿默斯特工程学院电气和计算机工程专业的研究生、该论文的主要作者刘晓萌说。“它是真正的绿色能源，与其他所谓的‘绿色能源’不同，它的生产完全是绿色的。”

这是因为这种生物膜——一张纸厚的薄薄的细菌细胞片——是由工程化的硫还原地杆菌自然产生的。G.sulfurreducens已知会产生电力，并且之前已在“微生物电池”中用于为电气设备供电。但是这样的电池要求G.sulfurreducens得到适当的照顾和持续的饮食。相比之下，这种新的生物膜可以提供与同等大小的电池一样多(甚至更多)的能量，并且可以持续工作，因为它已经死了。而且因为它已经死了，所以不需要喂食。

“它的效率要高得多，”麻省大学阿默斯特分校微生物学特聘教授、该论文的资深作者之一德里克·洛夫利(DerekLovley)说。“我们通过从根本上减少所需的处理量来简化发电过程。我们在生物膜中可持续地培养细胞，然后利用细胞的聚集。这减少了能量输入，使一切变得更简单并扩大了潜在的应用。”

这种新生物膜背后的秘密在于它从皮肤上的水分中产生能量。尽管我们每天都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。“这是一种巨大的、尚未开发的能源，”麻省大学电气和计算机工程教授、该论文的另一位资深作者姚军说。由于我们的皮肤表面经常被汗水弄湿，生物膜可以“插入”并将锁定在蒸发中的能量转化为足够的能量来为小型设备供电。

“可穿戴电子产品的限制因素，”姚说，“一直是电源。电池电量耗尽，必须更换或充电。它们也笨重、笨重且不舒服。”但是，一种透明、小而薄的柔性生物膜可以产生持续稳定的电力供应，并且可以像创可贴一样佩戴，作为直接贴在皮肤上的贴片，可以解决所有这些问题。

使这一切奏效的原因是，硫还原菌生长在看起来像薄垫子的菌落中，每个微生物通过一系列天然纳米线与其邻居相连。然后，该团队收获这些垫子并使用激光将小电路蚀刻到薄膜中。一旦薄膜被蚀刻，它们就会被夹在电极之间，最后密封在柔软、粘性、透气的聚合物中，您可以直接将其涂抹在皮肤上。一旦通过将这种微型电池“插入”到您的身体上，它就可以为小型设备供电。

“我们的下一步是增加薄膜的尺寸，为更复杂的皮肤可穿戴电子设备供电，”姚说，刘指出，其中一个目标是为整个电子系统供电，而不是为单个设备供电。

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