最近,,瑞典科學(xué)家用海藻的纖維素制造出了像紙一樣纖薄,、輕巧,、柔韌的電池,,可用來(lái)追蹤產(chǎn)品從產(chǎn)地到貨架的行蹤,,或用來(lái)追蹤通過(guò)機(jī)場(chǎng)安檢的行李的行蹤。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的《納米快報(bào)》上,。
電池依靠電化學(xué)反應(yīng)工作,,每一個(gè)電池包含兩個(gè)電極(陰極和陽(yáng)極),這兩個(gè)電極浸沒(méi)在電解液中,。目前廣泛應(yīng)用于手機(jī)和手提電腦中的鋰電池的陽(yáng)極由碳組成,陰極由氧化鋰鈷組成,,其溶在含有鋰鹽的有機(jī)電解液中,。當(dāng)電池被通上電時(shí),電子朝陰極進(jìn)發(fā),,迫使帶正電的鋰離子遠(yuǎn)離陰極,,進(jìn)入陽(yáng)極,當(dāng)電池放電時(shí),,電流讓鋰離子離開(kāi)陽(yáng)極返回到陰極,。
瑞典烏普薩拉大學(xué)的阿爾伯特·米蘭因和同事發(fā)明的電池由海藻中提取的纖維素制成(紙張是由樹(shù)木或者棉花中提取的纖維素制成)。海藻纖維素的纖維更加纖細(xì),,會(huì)使電池的表面積更大,,使其能夠存儲(chǔ)更多電荷,。
然而,纖維本身并不能導(dǎo)電,,米蘭因團(tuán)隊(duì)使用了一種常見(jiàn)的導(dǎo)電聚合物聚吡咯(polypyrrole)來(lái)包住纖維,。聚吡咯通常為無(wú)定型黑色固體,不溶不熔,,在200℃時(shí)會(huì)分解,,能導(dǎo)電。研究人員將其浸入海藻纖維中,,產(chǎn)生了一個(gè)能夠?qū)щ姷幕旌衔?。接著,他們?cè)谶@種合成物中制造出新電池的兩極,,用浸過(guò)鹽水的濾紙作為電解質(zhì),。
這種新型電池由兩個(gè)纖維素電極及夾在其間浸過(guò)鹽水的濾紙構(gòu)成,看起來(lái)就像一個(gè)三明治,,兩個(gè)纖維素電極位于兩塊載玻片之間,。兩極上附有鉑帶與外界形成導(dǎo)電接觸。在聚吡咯內(nèi)發(fā)生的化學(xué)變化存儲(chǔ)和釋放電量,,分子在其中以兩種形態(tài)存在,,也就是術(shù)語(yǔ)所稱的“氧化狀態(tài)”和“還原狀態(tài)”,當(dāng)這兩種狀態(tài)的分子形成回路時(shí),,即產(chǎn)生電流,。該電池可在幾秒內(nèi)完成充電,而且充放電100次后的性能也不會(huì)出現(xiàn)較大的損耗,。
米蘭因博士正在為這種科技成果尋找商業(yè)“娘家”,。目前,海藻電池的效率僅為鋰離子電池的三分之一,,其雖然還不能替代鋰電池,,但也有獨(dú)特的用武之地,既可用于帶有小型無(wú)線電裝置的行李標(biāo)簽,,利用發(fā)出的信號(hào)讓行李監(jiān)管者追蹤到行李的位置,;也可用于“智能”包裝材料,比如帶電子顯示屏的包裝盒,。另外,,米蘭因博士的電池也可為最近研制成功的紙基晶體管組件充電。(生物谷Bioon.com)