近日，研究人員對(duì)電鰻進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其依靠鹽和水產(chǎn)生電力。幾千年來，電鰻能夠通過可產(chǎn)生高達(dá)600V和100W功率的電力來掠食獵物?？茖W(xué)家們現(xiàn)在才開始利用這種生物動(dòng)力電源，將其用于可能為起搏器和未來機(jī)器人提供動(dòng)力的各種應(yīng)用。

據(jù)悉，這一發(fā)現(xiàn)已于12月13日發(fā)表在“自然”雜志上。由弗里堡大學(xué)Adolphe Merkle研究所、加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校和密歇根大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，這項(xiàng)研究記錄了所謂的人造電鰻器官的發(fā)展，一系列由水基聚合物混合物組成的稱為水凝膠的柔性電池狀裝置。

正如研究中所描述的那樣，該團(tuán)隊(duì)從電鰻中汲取靈感，在實(shí)驗(yàn)室中用3D打印機(jī)有效地進(jìn)行逆向工程。密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)副教授、該研究的合著者M(jìn)ax Shtein解釋說：“鰻魚瞬間極化和去極化數(shù)以千計(jì)的細(xì)胞以釋放這些高電壓，從工程角度來看，這是一個(gè)非常吸引人的系統(tǒng)，我們需要了解它的性能指標(biāo)、基本的構(gòu)建模塊以及如何使用它們。”

電鰻動(dòng)力的基本機(jī)制圍繞著一種叫做跨膜運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)象。本質(zhì)上，電極細(xì)胞構(gòu)成了沿著鰻魚體部的電器官。當(dāng)鰻魚攝食獵物時(shí)，這些細(xì)胞內(nèi)及其周圍帶正電荷的鈉離子和鉀離子涌向鰻魚的頭部，導(dǎo)致電活細(xì)胞的正電荷和尾部的負(fù)電荷。結(jié)果是流過每個(gè)約150毫伏電壓的電池。雖然這聽起來可能不是很多，但這些電子細(xì)胞電壓加上了更多的功率，就像手電筒的AAA電池陣容一樣。

在鰻魚中，這些電子細(xì)胞可以產(chǎn)生數(shù)百伏的電壓-包括科學(xué)家正在試圖重現(xiàn)的電力。然而，研究人員并沒有使用鈉和鉀，而是建立了一種類似的鈉鹽和氯化物體系，即普通食鹽中發(fā)現(xiàn)的天然組合物，然后溶解在水基水凝膠中。弗里堡大學(xué)Adolphe Merkle研究所使用最先進(jìn)的生物3D打印機(jī)，研究團(tuán)隊(duì)在塑料片上生成了數(shù)千個(gè)這種咸水凝膠的微小液滴，用純水制成的水凝膠小滴壓在第二片上。交替的液滴模式與在鰻魚中發(fā)現(xiàn)的電解質(zhì)隔室非常相似，導(dǎo)致令人印象深刻的電輸出。612個(gè)人工鰻魚細(xì)胞可以產(chǎn)生110伏的電能，大約與家用電器的能量相當(dāng)。

當(dāng)然，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做的東西并沒有達(dá)到數(shù)百萬年自然演化的復(fù)雜有機(jī)體系的效率，至少現(xiàn)在還沒有。第一作者，Merkle研究所生物物理學(xué)教授Michael Mayer解釋說：“鰻魚的電子器官是非常復(fù)雜的，它們的發(fā)電能力要比我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室模仿的好得多。但對(duì)我們來說，重要的是要復(fù)制這一模式?！蹦壳?，Mayer指出，他的團(tuán)隊(duì)的水凝膠系統(tǒng)只能激發(fā)非常低功耗的儀器。Mayer說：“我們最接近供電的設(shè)備可能是一個(gè)起搏器。然而，通過調(diào)整他們的研究和3D打印甚至更薄的凝膠，我們可以制作出更強(qiáng)的電力輸出?！?/span>

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