曾經給予伏打設計電池靈感的電鰻，在兩百年之後又啟發了這種新電池的誕生。

 

據國外媒體報道，1799年

，意大利物理學家亞曆山德羅·伏打（Alessandro Volta）著迷於用鋅和銅疊成手臂長的“伏打堆”，二者之間用鹵水隔開。這種“伏打堆”是世界上第一種電化學電池，但伏打的設計基礎來源於更為古老的東西——電鰻的身體。

 

電鰻是一種淡水魚類，能通過特化的肌肉組織放電。它們的體長可達兩米，而放電器官的長度就可達體長的80%。在放電器官中有數以千計的特化肌肉細胞，稱為“放電體”（electrocyte）。每個放電體隻能產生很小的電壓，但數千個放電體合在一起，就能產生高達600伏的電壓，足以擊倒一個人，甚至一匹馬。電鰻的放電機製為伏打提供了發明電池的靈感
，使他稱為一位19世紀的名人。

 

電鰻的所有放電體可以同時翻轉，它們的微小電壓加起來就能產生強大的電能。

 

兩個世紀之後，電池已經成為我們的日常用品。但即使現在，電鰻依然在為科學家提供靈感。在瑞士弗裏堡大學，由邁克爾·邁耶（Michael Mayer ）領(ling)導(dao)的(de)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)就(jiu)發(fa)明(ming)了(le)一(yi)種(zhong)模(mo)仿(fang)電(dian)鰻(man)放(fang)電(dian)器(qi)官(guan)的(de)新(xin)型(xing)柔(rou)性(xing)電(dian)池(chi)。這(zhe)種(zhong)電(dian)池(chi)由(you)一(yi)些(xie)不(bu)同(tong)顏(yan)色(se)的(de)凝(ning)膠(jiao)塊(kuai)組(zu)成(cheng)，像(xiang)電(dian)鰻(man)的(de)放(fang)電(dian)體(ti)一(yi)樣(yang)以(yi)長(chang)條(tiao)排(pai)列(lie)。如(ru)果(guo)想(xiang)啟(qi)動(dong)電(dian)池(chi)，你(ni)隻(zhi)需(xu)要(yao)把(ba)這(zhe)些(xie)凝(ning)膠(jiao)塊(kuai)疊(die)在(zai)一(yi)起(qi)。

 

與傳統電池不同，這款新型電池十分柔軟、靈活，或許能用在下一代軟體機器人身上。而且，由於電池所用的材料可以和我們的身體相容
，因此具有促進開發下一代起搏器、假(jia)肢(zhi)和(he)醫(yi)用(yong)植(zhi)入(ru)物(wu)的(de)潛(qian)力(li)。想(xiang)象(xiang)一(yi)下(xia)能(neng)發(fa)電(dian)的(de)隱(yin)形(xing)眼(yan)鏡(jing)，或(huo)者(zhe)能(neng)依(yi)靠(kao)我(wo)們(men)體(ti)內(nei)液(ye)體(ti)和(he)鹽(yan)分(fen)運(yun)行(xing)的(de)起(qi)搏(bo)器(qi)，所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)的(de)靈(ling)感(gan)或(huo)許(xu)都(dou)將(jiang)來(lai)自(zi)電(dian)鰻(man)。

 

 

紅hong色se凝ning膠jiao含han有you鹽yan水shui


，而er藍lan色se凝ning膠jiao含han有you淡dan水shui。離li子zi原yuan本ben會hui從cong紅hong色se凝ning膠jiao流liu向xiang藍lan色se凝ning膠jiao，但dan由you於yu基ji板ban的de間jian隔ge
，無wu法fa出chu現xian這zhe樣yang的de流liu動dong。與yu此ci同tong時shi，與yu這zhe塊kuai基ji板ban對dui應ying的de另ling一yi塊kuai基ji板ban上shang布bu置zhi了le綠lv色se和he黃huang色se凝ning膠jiao，當dang它ta們men橋qiao接jie在zai藍lan色se和he紅hong色se凝ning膠jiao之zhi間jian的de空kong隙xi時shi，就jiu能neng為wei離li子zi運yun動dong提ti供gong通tong道dao。

 

為了研製這種與眾不同的電池，研究團隊成員湯姆·施羅德（Tom Schroeder）和安妮·古哈（Anirvan Guha）開始深入了解電鰻放電體的工作原理。這些細胞以長條形堆疊，互相之間存在充滿液體的間隔——就(jiu)像(xiang)塗(tu)抹(mo)了(le)蜂(feng)蜜(mi)或(huo)糖(tang)漿(jiang)的(de)薄(bo)餅(bing)疊(die)起(qi)來(lai)。當(dang)電(dian)鰻(man)休(xiu)息(xi)時(shi)，每(mei)個(ge)放(fang)電(dian)體(ti)會(hui)從(cong)正(zheng)麵(mian)和(he)背(bei)麵(mian)泵(beng)出(chu)正(zheng)離(li)子(zi)
，產(chan)生(sheng)兩(liang)股(gu)能(neng)互(hu)相(xiang)抵(di)消(xiao)的(de)相(xiang)反(fan)電(dian)壓(ya)。但(dan)是(shi)，在(zai)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)候(hou)，放(fang)電(dian)體(ti)的(de)背(bei)麵(mian)會(hui)翻(fan)轉(zhuan)過(guo)來(lai)，開(kai)始(shi)向(xiang)相(xiang)反(fan)方(fang)向(xiang)泵(beng)出(chu)正(zheng)離(li)子(zi)
，形(xing)成(cheng)貫(guan)穿(chuan)整(zheng)個(ge)細(xi)胞(bao)的(de)微(wei)小(xiao)電(dian)壓(ya)。關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)，所(suo)有(you)放(fang)電(dian)體(ti)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)翻(fan)轉(zhuan)，它(ta)們(men)的(de)微(wei)小(xiao)電(dian)壓(ya)加(jia)起(qi)來(lai)就(jiu)能(neng)產(chan)生(sheng)強(qiang)大(da)的(de)電(dian)能(neng)。這(zhe)就(jiu)好(hao)像(xiang)電(dian)鰻(man)的(de)尾(wei)巴(ba)上(shang)有(you)著(zhe)數(shu)千(qian)個(ge)這(zhe)樣(yang)的(de)電(dian)池(chi)
，其(qi)中(zhong)一(yi)半(ban)指(zhi)向(xiang)“錯誤”的方向，但電鰻可以隨時把它們調整到“正確”的方向，使它們對齊並放電。這樣的特化程度簡直不可思議。

 

shiluodehetongshimenyikaishixiangzaishiyanshilifangzaochuzhenggefangdianqiguan，dantamenhenkuaiyishidaozhemezuotaifuzale。zhihou，tamenyoukaolvbaxuduomodieqilai

，mofangfangdiantideduidiexingshi——但精細的膜材料很難以數以千計的量級進行操作。如果一張膜破裂
，整個電池就會失效。

 

最終
，研究人員選擇了更為簡單的方案，采用凝膠塊填充在兩塊獨立基板之間。紅hong色se凝ning膠jiao含han有you鹽yan水shui，而er藍lan色se凝ning膠jiao含han有you淡dan水shui。離li子zi原yuan本ben會hui從cong紅hong色se凝ning膠jiao流liu向xiang藍lan色se凝ning膠jiao，但dan由you於yu基ji板ban的de間jian隔ge，無wu法fa出chu現xian這zhe樣yang的de流liu動dong。與yu此ci同tong時shi，與yu這zhe塊kuai基ji板ban對dui應ying的de另ling一yi塊kuai基ji板ban上shang布bu置zhi了le綠lv色se和he黃huang色se凝ning膠jiao，當dang它ta們men橋qiao接jie在zai藍lan色se和he紅hong色se凝ning膠jiao之zhi間jian的de空kong隙xi時shi

，就jiu能neng為wei離li子zi運yun動dong提ti供gong通tong道dao。

 

這一設計的機智之處在於：lvseningjiaokuaizhiyunxuzhenglizitongguo
，erhuangseningjiaokuaizhiyunxufulizitongguo。zheyiweizhezhenglizizhinengcongyiceliurulanseningjiao

，fulizizezhinengconglingyiceliuru。zhejiuzailanseningjiaoshangchanshengleyigedianya，jiuxiangfangdiantiyiyang。erqie，zhengrufangdianti“合作”放電一樣，每個凝膠塊隻能產生微小的電壓
，但數千個凝膠塊排成一排時，就能產生高達110伏的電壓。

 

電鰻的放電體隻有在收到來自神經係統的信號之後才會放電，但在施羅德等人的設計中，凝膠放電的觸發要簡單得多——你隻需要把兩組凝膠壓到一起。

 

這些凝膠如果放在一大張基板上，用起來肯定非常麻煩。為解決這一問題，密歇根大學的工程師馬克斯·斯坦因（Max Shtein）提出了一個巧妙的方案——折紙。利用類似於太陽能電池板折疊放入衛星的特殊折疊方法，他設計出了能使凝膠以正確順序、正(zheng)確(que)顏(yan)色(se)接(jie)觸(chu)的(de)折(zhe)疊(die)平(ping)板(ban)，使(shi)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)能(neng)在(zai)小(xiao)得(de)多(duo)的(de)空(kong)間(jian)中(zhong)製(zhi)造(zao)出(chu)相(xiang)同(tong)的(de)電(dian)能(neng)。電(dian)池(chi)所(suo)占(zhan)的(de)空(kong)間(jian)非(fei)常(chang)小(xiao)，隻(zhi)有(you)隱(yin)形(xing)眼(yan)鏡(jing)那(na)麼(me)大(da)，或(huo)許(xu)有(you)一(yi)天(tian)能(neng)實(shi)現(xian)可(ke)穿(chuan)戴(dai)的(de)應(ying)用(yong)。

 

目mu前qian這zhe種zhong電dian池chi還hai需xu要yao主zhu動dong充chong電dian。一yi旦dan激ji活huo，它ta們men可ke以yi提ti供gong幾ji個ge小xiao時shi的de電dian能neng
，直zhi到dao不bu同tong凝ning膠jiao之zhi間jian的de離li子zi水shui平ping達da到dao平ping衡heng。此ci時shi就jiu需xu要yao再zai次ci充chong電dian，用yong電dian流liu使shi凝ning膠jiao回hui到dao高gao鹽yan和he低di鹽yan交jiao替ti排pai列lie的de狀zhuang態tai。不bu過guo
，施shi羅luo德de指zhi出chu
，我wo們men的de身shen體ti能neng夠gou不bu斷duan補bu充chong含han有you不bu同tong離li子zi濃nong度du的de體ti液ye蓄xu存cun，有you朝chao一yi日ri或huo許xu能neng利li用yong這zhe些xie蓄xu存cun來lai開kai發fa電dian池chi。

 

從(cong)本(ben)質(zhi)上(shang)說(shuo)
，這(zhe)會(hui)使(shi)人(ren)類(lei)的(de)身(shen)體(ti)變(bian)得(de)更(geng)接(jie)近(jin)電(dian)鰻(man)。盡(jin)管(guan)把(ba)其(qi)他(ta)人(ren)電(dian)倒(dao)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)很(hen)低(di)，但(dan)利(li)用(yong)我(wo)們(men)體(ti)內(nei)的(de)離(li)子(zi)梯(ti)度(du)，或(huo)許(xu)可(ke)以(yi)為(wei)一(yi)些(xie)小(xiao)體(ti)積(ji)的(de)醫(yi)學(xue)植(zhi)入(ru)物(wu)供(gong)電(dian)。當(dang)然(ran)
，要(yao)實(shi)現(xian)這(zhe)樣(yang)的(de)目(mu)標(biao)還(hai)有(you)很(hen)長(chang)的(de)路(lu)要(yao)走(zou)。

推薦閱讀：
VR並沒有沒落 去年它在這些方麵改變了世界
英飛淩收購Merus Audio公司：為智慧家居應用帶來更佳音頻體驗