从电鳗身上获得灵感，科学家利用水凝胶研发出模拟发电细胞的超级电源

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自然界一向被视为人类各种技术思想及重大发明的源泉，科学家们研究自然界生物体的结构与功能原理，并依据这些原理发明出新的设备和技术。研究人员此次研发的模拟发电细胞的超级电源，正是从“水中高压线”——电鳗身上获得灵感。电鳗是一种以短暂强力放电而闻名的鱼类，可以瞬间产生高达100瓦特的强大电力击昏猎物。奇妙的是，它还能随意放电、自行掌握放电时间和强度。电鳗所依赖的不是电池，而是成千上万的发电细胞，这些细胞堆叠在一起可以大量放电。

近日，英国《自然》杂志发布了一项工程学最新进展：美国密歇根大学和瑞士弗里堡大学科学家合作报告了首个模拟发电细胞的“电器官”。这是一种利用阳离子聚丙烯酰胺水凝胶材料制成的柔性超级电源，灵感源于电鳗，符合软体机器人的需求，并将在移植物、可穿戴设备上发挥巨大潜力。

研究人员Michael Mayer及其同事借此开发出了一种水凝胶基管状系统，可以很好地模拟发电细胞的相关特征。他们还精心设计了一个类似折纸一样的折叠结构来帮助控制放电，由此最终得到的电源，能够产生和电鳗相仿的电压。

研究人员表示，随着技术与生物体的融合不断推进，具有生物相容性、机械顺从性并且能捕捉生物系统内部化学能的电源，已成为一种必需。而今问世的是世界首个利用生物相容性材料制成的软体、柔性、透明的“电器官”，非常符合软体机器人的相关需求——非硬质且不需要插入接通。

论文作者表示，下一代设计如能改进性能，则该系统将更广泛用于移植物、可穿戴设备和其他移动设备电源，真正打开“电器官”供应的大门。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/nature24670

部分资料来源：科技日报

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