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把植物变成电容器,这并不是天方夜谭

科普小知识2021-07-31 18:04:54
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把植物变成电容器,这并不是天方夜谭

科学家将导电溶液注入玫瑰枝条,溶液在茎、叶和花瓣上形成导线,最终获得一个功能齐全的储能电容器。这表明科学家将来可能会在活植物中开发燃料电池或自动能源系统。

来自瑞典林雪平大学的团队成员之一马格努斯·博格伦说:“几年前,我们展示了开发电子工厂的可行性,现在我们展示了这项研究的实际应用。我们展示的不仅是储能的可行性,还有我们传输系统的卓越性能。”

2015年,该团队创造了第一支电子玫瑰。他们用导电聚合物溶液填充玫瑰的血管,并将溶液和材料放入活组织中。当时阿维娃·鲁特金向《新科学家》透露,实际操作比他们之前说的要复杂得多。因为他们正在寻找一种具有适当导电性的材料,这种材料既不会毒害植物,也不会阻碍或脱离木质部(植物脉序的内表面)。然而,聚(3,4-亚乙基二氧噻吩),即PEDOT,是合适的解决方案。他们在溶液中放了一朵普通的花园玫瑰。仅仅两天之内,玫瑰就将导电聚合物吸进了它的血管。拉开茎上最外层的组织,你可以看到真正的聚合物丝已经穿透了玫瑰的网状木质部。

把植物变成电容器,这并不是天方夜谭

当团队成员之一埃莱尼·斯塔布里尼杜(Eleni Stavrinidou)展示最终结果时,博格伦向来访的《新科学家》记者给出了相应的解释,“把金电极和探针放在玫瑰的末端和中间,一个功能齐全的晶体管就准备好了。当玫瑰连接到外部电路电阻,电流可以顺利通过玫瑰。当我看到Eleni展示的这些美丽的显微图像时,我们立刻想到:我们可以用它来制作电路。电线的性能和形状令人难以置信。”

转眼间,研究人员的研究和开发已经通过走一段楼梯进行了。他们管理并成功调整了聚合物溶液,使其自动扩散到整个植物——这次不仅是茎,还有叶子和花瓣。新胶体ETE-S可以分散在植物整枝的整个维管组织中。此外,固化导线的电导率比以前的电子设备高两级,即使穿透几厘米的植物也能保持高电导率。

当它们与玫瑰组织结合时,分布在管壁上的聚合物溶液位于细胞壁和细胞质膜之间。电线是电极,电极两端的植物组织是电解质——植物渗透膜可以物理隔离电极,防止短路。通过放置几个广泛使用的具有大电能存储容量的功率元件——电容器,玫瑰中的电线网络可以被转换成全功能的茎电子设备。在一份媒体声明中,斯塔布里尼杜说,这些电子设备可以充电数百次而不影响其效率,它们的能量储存与其他传统超级电容器相当。如果不优化系统,它就有可能驱动离子泵,例如不同类型的传感器。

研究人员的下一个目标不仅是修剪玫瑰,还包括整株玫瑰。这样,就有可能在森林植被或菜园中种植简单的电子系统来获取能量。这是幻想还是反乌托邦的想法?这取决于你怎么想,但电子工厂确实离我们更近。

在布里斯托尔机器人实验室,计算机科学家安德鲁·阿达马茨基正在给莴苣幼苗施加电压。他在2015年告诉《新科学家》,“在非常遥远的未来,一个我们和我们的孩子都无法见证的未来,人们可以在他们的花园里种植蔬菜电脑。”

蝌蚪工作人员从科学警报,翻译李,转载必须授权