科學家們研發出一種可溶性電池，利用益生菌——這是一種具有健康益處的活微生物。這種設備由與酸奶和健康補充品中相同的益生菌提供能量，能夠持續產生超過 100 分鐘的電力，然後在環境中溶解。
這項技術由賓漢頓大學的研究團隊開發，該設備建造在水溶性紙張上，屬於瞬態電子學的一種形式。賓漢頓大學電氣與計算機工程系的教授 Choi 表示：“瞬態電子學可用於生物醫學和環境應用，但必須以生物安全的方式解體。”
他補充道：“不希望在體內留下有毒殘留物。這種設備稱為生物可吸收電子學。對於瞬態或生物可吸收電子學，主要挑戰在於電源——但大多數電源，例如鋰離子電池，包含有毒材料。”這種設備創造的電源在消失時不會留下有毒殘留物。
研究人員還提到《不可能的任務》電影中，湯姆·克魯斯使用的設備在傳遞信息後五秒自我毀滅。他們強調，這種電子設備在現實生活中會完全解體，製作起來十分困難，而其最難的部分就是電池。
賓漢頓大學的研究人員在過去 20 年中一直在研究可拋棄的“紙電子學”。Choi 和他的學生研究團隊從之前的生物電池研究中吸取了教訓，並將這些知識應用於一個新想法。在最近發表在期刊《Small》上的一篇論文中，他們展示了利用益生菌的潛力——這些活微生物在攝入時對健康有益，但對環境或人類無害。
Maedeh Mohammadifar，Choi 的生物電子學和微系統實驗室的 2020 屆博士畢業生，在賓漢頓大學期間開發了原始的可溶性微生物燃料電池。
在這項研究中，研究人員強調，這種瞬態生物電池由商業可獲得的益生菌供電，這些益生菌會無害地溶解，僅釋放有益的微生物。
這種生物電池的電力輸出可以從 4 分鐘調整到超過 100 分鐘。根據研究人員的說法：“這種生物電池是基於水溶性或 pH 反應基材製造的，利用了 15 種益生菌混合物來在各種電極材料上產生電力。通過調整設備長度或用 pH 敏感聚合物包裹，電力輸出可以從 4 分鐘調整到超過 100 分鐘。單個模塊輸出 4 µW 的功率，47 µA 的電流，開路電壓為 0.65 V。”
這一突破性的設計開創了一個安全、有效的瞬態生物能源系統的新時代，為生物醫學植入物、環境傳感器和可拋棄電子設備帶來前所未有的機會。Choi 強調，研究人員設計了一種可能對細菌更有吸引力的電極表面，使用聚合物和一些納米顆粒來假設性地改善益生菌的電催化行為，從而提升其性能。
循環伏安法測量顯示，當益生菌接觸到改良的電極時，出現了明顯的氧化還原峰，這清楚地證明了電子轉移能力。增強的表面為細菌的附著和生長提供了最佳條件，顯著提高了其發電潛力。
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