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传统的石化能源不可能维系“取之不尽用之不竭”的命运,使得人们在开发利用传统能源的同时,也在不断寻找着新的替代品。继风能、太阳能、地热能等自然能源被开发之后,人类的着眼点开始聚焦在无所不在的生物身上,于是开发生物能源就顺理成章成为科学家开辟的一条崭新道路。一种半机械发电的蜗牛也就应运而生了。
说起“半机械蜗牛”,有人会联想起一部美国老电影:导演乔治·卢克斯的电影《星球大战》,相信里面的机械爬虫让人们记忆犹新,影片里超前的机械生物大战让后继的科幻电影开始争先效仿。随着科技的发展,半机械的爬虫也从银幕走进了现实。于是,半机械蜗牛的出现也就不足为奇了,但神奇的是这种蜗牛身上隐藏着一个小小的发电厂。蜗牛的缓慢是众所周知的,难道还能从这个不起眼的慢性子身上得到能量?
发电的蜗牛
据了解,这只发电的蜗牛来自美国纽约Potsdam的克拉克森大学与Ben-Gurion大学联合研究团队的实验室。团队负责人卡兹介绍,他们将微型生物燃料电池植入蜗牛体内,利用它们血淋巴中的葡萄糖和氧来发电。这只发电的蜗牛经过饲养,可以再生在生物催化电极上消耗的葡萄糖,继而产生新的电能。据说,半年过去后,这只带电蜗牛还正常吃喝胡萝卜,正常发电,状态良好,情绪稳定。
这项将干电池植入活的生命体内,接着运行的技术,还是全球首例。那么这项技术是如何操作的呢?研究人员们把两个涂有酶的电极插入蜗牛的壳内,停留在她的身体和壳之间的空隙里。而这个空隙,也正是蜗牛赖以生存的葡萄糖所存在的地方。当蜗牛四处爬动的时候,酶就产生一种化学反应从葡萄糖中产生微弱的电量。据称这只带电的蜗牛在45分钟时间内能够产生7.45微瓦的电能,不过此后的电能生产就下降了80%。为了获取持续的电脑,卡兹的团队不得不将获取的能量大幅降低至0.16微瓦。
生物界的爬虫比比皆是,但缘何选择蜗牛作为此项研究的对象呢?对此,该项目负责人卡兹做出这样的解释:从前有其他团队也有将生物电池移到其他昆虫身上,但限于它们的生命周期太短,实际提供的电量也就微乎其微了。而蜗牛因为生命周期长,往往能持续产生长达数月的电量,因而成为胜任该任务的“不二人选”。据资料显示,蜗牛的平均寿命是5~6年,远远高出寿命只有几周的昆虫。
蜗牛在自然环境中生活,持续产生的电量,可以激活各种生物电子设备。比如他们被派遣到世界各地进行探索或暗中监视敌人。因此,这项全球首例的技术概念,其最终的研究目的在于创造生化蜗牛或者昆虫,植入一些技术装置来收集蜗牛周围的信息用于军事环境监测,因此,此项目得到了美国国防部的资助。
但是,除了军事的用途,它的开发意义还是很可观的。这些干电池组的未来几代产品,可以为人工制造器官、纳米机器人等电子设施提供能量,为起搏器或胰岛素泵提供电力。因为是天然驱动,所以就没有定期更换电池的需要。但值得一提的是,依靠这种装置收集到的微弱电流,任何需要高能量的微型装置只能够间断使用,这意味着研究人员还得找到一种能产生更多生物能源的办法。卡兹的团队将目标转移到了龙虾身上,或许能够从它们的身上得到更多的可利用能量物质。
半机械虫的研发
关于半机械虫的研制由来已久,早就有人建议将生物燃料电池植入活生物体内作为可持续的微型能源,蜗牛也只是被电化改造的动物之一。据《美国化学会志》的一篇论文中提到,美国凯斯西储大学的施谢森曾将生物电池植入蟑螂体内。美国CFD研究公司的辛格哈尔与美国加州大学伯克利分校合作制造了发电甲虫。
施谢森的蟑螂可能得到数百微瓦,与辛格哈尔的甲虫相类。如果利用电容和脉冲释放的方式就不用长期维持发电,施谢森的发电蟑螂已经能够发送和接收一个无线电信号。
也有科学家将类似研究引入不同方向。2010年时法国约瑟夫傅里叶大学的桑刚曾将生物电池植入大鼠体内。专家推测,这类设备将可植入人体为起搏器等低功率的医疗设备供电。
利用活体生物进行能源开发,已经成了科学家逐层探索的新途径。随着研发的深入,专家已经将视角开始转向了体积较大的活物。但是,人们开发利用生物资源的同时,一定要有节制,万物生长有它独立生存的依据。如果为了经济或其他用途而不加选择的滥用这些活体资源,那么科幻片里因为基因突变而成为庞然大物的虫子们,将不再只是个传说了。
说起“半机械蜗牛”,有人会联想起一部美国老电影:导演乔治·卢克斯的电影《星球大战》,相信里面的机械爬虫让人们记忆犹新,影片里超前的机械生物大战让后继的科幻电影开始争先效仿。随着科技的发展,半机械的爬虫也从银幕走进了现实。于是,半机械蜗牛的出现也就不足为奇了,但神奇的是这种蜗牛身上隐藏着一个小小的发电厂。蜗牛的缓慢是众所周知的,难道还能从这个不起眼的慢性子身上得到能量?
发电的蜗牛
据了解,这只发电的蜗牛来自美国纽约Potsdam的克拉克森大学与Ben-Gurion大学联合研究团队的实验室。团队负责人卡兹介绍,他们将微型生物燃料电池植入蜗牛体内,利用它们血淋巴中的葡萄糖和氧来发电。这只发电的蜗牛经过饲养,可以再生在生物催化电极上消耗的葡萄糖,继而产生新的电能。据说,半年过去后,这只带电蜗牛还正常吃喝胡萝卜,正常发电,状态良好,情绪稳定。
这项将干电池植入活的生命体内,接着运行的技术,还是全球首例。那么这项技术是如何操作的呢?研究人员们把两个涂有酶的电极插入蜗牛的壳内,停留在她的身体和壳之间的空隙里。而这个空隙,也正是蜗牛赖以生存的葡萄糖所存在的地方。当蜗牛四处爬动的时候,酶就产生一种化学反应从葡萄糖中产生微弱的电量。据称这只带电的蜗牛在45分钟时间内能够产生7.45微瓦的电能,不过此后的电能生产就下降了80%。为了获取持续的电脑,卡兹的团队不得不将获取的能量大幅降低至0.16微瓦。
生物界的爬虫比比皆是,但缘何选择蜗牛作为此项研究的对象呢?对此,该项目负责人卡兹做出这样的解释:从前有其他团队也有将生物电池移到其他昆虫身上,但限于它们的生命周期太短,实际提供的电量也就微乎其微了。而蜗牛因为生命周期长,往往能持续产生长达数月的电量,因而成为胜任该任务的“不二人选”。据资料显示,蜗牛的平均寿命是5~6年,远远高出寿命只有几周的昆虫。
蜗牛在自然环境中生活,持续产生的电量,可以激活各种生物电子设备。比如他们被派遣到世界各地进行探索或暗中监视敌人。因此,这项全球首例的技术概念,其最终的研究目的在于创造生化蜗牛或者昆虫,植入一些技术装置来收集蜗牛周围的信息用于军事环境监测,因此,此项目得到了美国国防部的资助。
但是,除了军事的用途,它的开发意义还是很可观的。这些干电池组的未来几代产品,可以为人工制造器官、纳米机器人等电子设施提供能量,为起搏器或胰岛素泵提供电力。因为是天然驱动,所以就没有定期更换电池的需要。但值得一提的是,依靠这种装置收集到的微弱电流,任何需要高能量的微型装置只能够间断使用,这意味着研究人员还得找到一种能产生更多生物能源的办法。卡兹的团队将目标转移到了龙虾身上,或许能够从它们的身上得到更多的可利用能量物质。
半机械虫的研发
关于半机械虫的研制由来已久,早就有人建议将生物燃料电池植入活生物体内作为可持续的微型能源,蜗牛也只是被电化改造的动物之一。据《美国化学会志》的一篇论文中提到,美国凯斯西储大学的施谢森曾将生物电池植入蟑螂体内。美国CFD研究公司的辛格哈尔与美国加州大学伯克利分校合作制造了发电甲虫。
施谢森的蟑螂可能得到数百微瓦,与辛格哈尔的甲虫相类。如果利用电容和脉冲释放的方式就不用长期维持发电,施谢森的发电蟑螂已经能够发送和接收一个无线电信号。
也有科学家将类似研究引入不同方向。2010年时法国约瑟夫傅里叶大学的桑刚曾将生物电池植入大鼠体内。专家推测,这类设备将可植入人体为起搏器等低功率的医疗设备供电。
利用活体生物进行能源开发,已经成了科学家逐层探索的新途径。随着研发的深入,专家已经将视角开始转向了体积较大的活物。但是,人们开发利用生物资源的同时,一定要有节制,万物生长有它独立生存的依据。如果为了经济或其他用途而不加选择的滥用这些活体资源,那么科幻片里因为基因突变而成为庞然大物的虫子们,将不再只是个传说了。