借助碳纳米管实现血液流动发电

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。

转自DeepTech深科技，详情请参考：https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/carbon-nanotube-yarns-could-generate-electricity-from-the-bloodstream