这块电池会自毁：受《碟中谍》启发的可生物降解电池

电子产品能在现实生活中分解消失吗？宾汉姆顿大学Seokheun "Sean" Choi教授在过去20年中一直研究可丢弃的“纸质电子器件”，但制造所谓瞬时电子设备最困难的部分在于电池。

「瞬时电子设备可用于生物医学和环境应用，但它们必须以生物安全的方式分解，」托马斯·J·沃森工程与应用科学学院电气与计算机工程系教员Choi表示。

「你肯定不希望体内残留有毒物质。这类设备被称为生物可吸收电子设备。对于瞬时或生物可吸收电子设备而言，关键挑战在于电源——但大多数电源（如锂离子电池）都含有有毒材料。」

Choi及其学生研究团队从先前生物电池研究中汲取经验，将知识应用于新构想：在近期发表于《Small》期刊的论文中，他们展示了利用益生菌的潜力——这类活性微生物摄入后有益健康，且对环境或人体无害。

Choi生物电子与微系统实验室的2020届博士毕业生Maedeh Mohammadifar，在宾汉姆顿大学就读期间开发了原始的可溶解微生物燃料电池。

「我们使用生物安全1级范围内、众所周知的产电细菌，因此是安全的——但不确定这些细菌释放到自然界会发生什么，」Choi说。「但每当我在会议报告时，总有人问：'你们在用细菌？这能确保安全吗？'」

现任博士生Maryam Rezaie领导了这项采用15种益生菌预混制剂的最新研究。

「益生菌的安全性和生物相容性有充分记录，但我们不确定这些益生菌是否具备产电能力，」Choi解释道。「存在疑问，因此她进行了大量实验。」

他补充说，早期结果并不理想，但「我们没有放弃。我们设计了一种可能更适合细菌的电极表面，利用聚合物和纳米颗粒理论上改善益生菌的电催化行为并提升其性能。」

改性电极呈多孔粗糙状，为细菌附着生长提供了绝佳条件，从而增强了微生物的产电能力。在可溶解纸张上涂覆低pH敏感聚合物——意味着仅在酸性环境（如污染区域或人体消化系统）中激活——提升了电压输出并延长了电池工作时间。

尽管产生的电能有限，但Choi视这些实验为概念验证，供他本人及未来学生深化研究。

「还需开展其他研究，」他指出。「我们使用了益生菌混合物，但我想单独探究哪些菌株具有额外产电基因，以及协同作用如何提升发电效能。此外，本次研究中我们开发的是单单元生物电池。我计划将它们串联或并联以提高功率。」