在《碟中谍》系列电影中,汤姆·克鲁斯饰演的超级间谍伊桑·亨特接到上级的命令,使用各种设备在五秒钟内自毁。电子产品在现实生活中会分解成什么吗?宾汉姆顿大学教授Seokheun“Sean”Choi在过去20年里研究了一次性“纸电子学”,但制造所谓的瞬态电子产品最困难的部分是电池。“瞬态电子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的教员Choi说。“你不想在体内有有毒残留物。这种设备被称为生物可吸收电子设备。对于瞬态或生物可吸收的电子设备,关键的挑战是电源,但大多数电源,如锂离子电池,都含有有毒物质。”Choi和他的学生研究团队从之前对生物电池的研究中吸取了教训,并将这些知识应用于一个新想法。这是因为。
在《Small》杂志上发表的一篇论文中,他们展示了使用益生菌的潜力——益生菌是一种活微生物,摄入后对健康有益,但对环境或人类无害。
Maedeh Mohammadifar博士毕业于Choi的生物电子学和微系统实验室,她在宾汉姆顿大学学习期间开发了最初的可溶性微生物燃料电池。Choi说:“我们使用了众所周知的发电细菌,它在生物安全级别1内,因此是安全的,但我们不确定如果这些细菌释放到自然界中会发生什么。”。“但每当我在会议上做演讲时,人们都会问:‘那么,你在使用细菌?我们能安全地使用它吗?’”
现任博士生Maryam Rezaie领导了一项使用15种益生菌预制混合物的最新研究。Choi说:“有充分的证据表明益生菌是安全和生物相容的,但我们不确定这些益生菌是否具有发电能力。”。“有一个问题,所以她做了很多实验。”
他补充道,早期的结果证明是没有希望的,但“我们没有放弃。我们设计了一种可能比细菌更好的电极表面,使用聚合物和一些纳米粒子来假设改善益生菌的电催化行为,并增强它们的电催化能力。”
在可溶解的纸张上涂上低pH值敏感的聚合物——这意味着它只能在酸性环境中工作,如污染区域或人类消化系统——增加了电压输出和电池的工作时间。
尽管它们只产生了少量的能量,但Choi将这些实验视为他和未来学生的概念证明。
“必须进行其他研究,”他说。“我们使用了益生菌混合物,但我想单独研究哪些益生菌具有额外的电基因,以及协同作用如何提高发电量。此外,在这项研究中,我们开发了一个单一的生物电池单元。我想串联或并联接触它们以提高功率。”
Journal information: Small
Provided by Binghamton University
2025-06-07
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2025-05-29
2025-05-29
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