majer @ 2017.09.29 , 19:00
为了给可穿戴电子设备提供动力，工程师们多年来一直在寻找把我们的身体变成电源的方法。心跳、走路和肌肉活动都是他们的备选名单上可能的动力来源。
现如今，他们又盯上了我们的循环系统。复旦大学的研发团队想出了一个点子，将碳纳米纤维管束植入到血管中，从流动的血液中获取能量。他们在 Angewandte Chemie ( 《应用化学》 ) 中提出了基本的设计构思，尚未用动物进行过实验。
为了制造 0.8 毫米直径的纤维束，他们或者用排列整齐的碳纳米管阵列包裹住塑料纤维，或直接将碳纳米管片捻成纱线状的织物。
研究人员称该系统是水电的微缩版，但发电原理本质有所上不同。当纤维与盐溶液接触时，在浸没的纳米管和溶液之间的界面上形成一层电双层，纳米管表面带负电荷，溶液上薄薄的一层出现正电荷。当溶液流过时，溶液中的负离子和从纳米管中抽离出的电子会试图平衡双电层。但是这种努力不会太成功：更多的电荷在流动液体的前方被产生出来。纤维两端形成电势差，产生电压和电流。其他团队制造了基于纳米管的纱线，可以在扭曲和拉伸时发电。
把纤维束被放入一根两端接有铜线的管子之中，再让盐溶液从管中流过，它的发电效率超过 23％。研究人员称，这比以前报道的纤维形态的能量采集装置更高。纤维长度越大，液体流动越快，盐浓度越高，电量输出越多。
一个 30 厘米长的设备可以输出 0.04 毫瓦的功率。这或许就足以为非常小的传感器和植入设备供电。研究人员将三根 10 厘米长的纤维连接到青蛙的坐骨神经，以演示其在体内的作用。当纤维浸入流动的盐溶液中时，会产生轻微的肌肉收缩。
研究人员说，纤维也可以编织成纺织品来制造发电衣服。
本文译自 IEEE，由译者 majer 基于创作共用协议 ( BY-NC ) 发布。
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