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受電鰻啟發(fā)：科學家研發(fā)新型軟體機器人電池方案 這種新型“軟體電池”由瑞士弗里堡大學和美國密歇根大學、加利福尼亞大學的研究團隊共同研制。相關的研究論文已于12月13日在國際學術期刊《自然》（nature）上發(fā)表。 此前的科學研究已發(fā)現(xiàn)，電鰻可以通過發(fā)電器官來發(fā)電，其發(fā)電器官占到了其兩米長身體的80%。電鰻尾部兩側的肌肉由規(guī)則排列著的6000-10000枚肌肉薄片組成，薄片之間有結締組織相隔，并由許多神經(jīng)直通中樞神經(jīng)系統(tǒng)。其頭部是正極，尾部是負極，每枚肌肉薄片像一個小電池，可產(chǎn)生約150毫伏的電壓。但近萬個“小電池”串聯(lián)起來，放電時的電壓可高達600-800伏，足以電死一個人，甚至一匹馬。 弗里堡大學阿道夫?梅克爾研究所(Adolphe Merkle Institute)的教授邁克爾·梅爾（Michael Mayer）團隊模仿的就是電鰻的發(fā)電器官。其含有多種顏色的凝膠塊，呈長條排列，很像電鰻的發(fā)電細胞。想打開電池，只需要一起按壓這些凝膠。與傳統(tǒng)電池不同，這種電池又軟又靈活，有可能會應用于下一代的軟體機器人。因材料更貼合人體，這種電池也有望用于制造下一代的起搏器等。 為了研制這種不同尋常的電池，該研究團隊成員托馬斯·施羅德（Thomas B. H. Schroeder）和Anirvan Guha開始大量閱讀有關電鰻的放電原理。這些細胞以長條狀堆疊，細胞間填充著液體。就好比是涂抹了蜂蜜或糖漿的薄餅，再將其放倒。  圖片來自Michael Mayer等人在《自然》（nature）上發(fā)表的文章 當電鰻處于休息狀態(tài)時，每個發(fā)電細胞都會把陽離子從背面和正面轉運出去，產(chǎn)生兩個相反的電流，進而互相抵消。但電鰻需要電的時候，發(fā)電細胞的背面就會翻過來，向相反的方向轉運相互陽離子，就會產(chǎn)生電壓。關鍵的是，每個發(fā)電細胞都同時完成這個操作時，加起來的電壓是十分高的。這就好比是電鰻的尾巴里有幾千個小電池，其中有一半的方向是相反的，但它們可以翻轉使其全部一致，產(chǎn)生電壓。“這種專業(yè)程度簡直是太神奇了，” 施羅德說。 所以，施羅德和其同事首先想到的就是在實驗室里重塑類似的發(fā)電器官，但他們很快意識到這太復雜了。隨后，他們想到可以制造大量的細胞膜來模仿發(fā)電細胞堆，但是這些材料無法大量操作，因為如果一個破了，整個系統(tǒng)就會關閉。施羅德說：“這樣會遇到圣誕燈串的問題，即一個燈泡壞了，一串燈泡都不亮了。” 最后，他和Guha選了更簡單的一個裝置，這就涉及到在兩片單獨的板上排列放置凝膠塊。請看下圖中的底板，紅色凝膠含有鹽水，藍色的含有淡水，離子可以從紅色凝膠流到藍色凝膠，但是由于凝膠是分散的，所以離子并不能流動。當另一塊板材上的綠色和黃色凝膠橋連上紅藍凝膠之間的縫隙時，就為離子提供了可以通過的通道。 |
