电鳗式人造发电器官研制成功

电鳗

一种由电鳗启发的灵活而透明的电源可以用来给身体所佩戴的电子设备供电，如心脏起搏器、植入式传感器甚至是修复器官。

研究人员在12月13日出版的《自然》杂志上描述了这种电源的原型——它在盐和水的溶液中运行，但是研究人员希望未来的版本可以从体液中获得能量。

"我们的人造发电器官有许多传统电池所没有的特征."托马斯·施罗德说。他是位于安阿伯的密歇根大学的化学工程师，也是这项研究的共同负责人之一。施罗德说，除了其理想的物理性质，“它没有潜在的毒性，可以在潜在的可再生电解质溶液中运行。”

为了设计一种不会引起生物排斥的电源，施罗德和他的同事们受到了蜥蜴或电鳗的启发，这种电鳗可以通过发射高达600伏的电荷来保护自己和捕捉猎物。

电鳗使用被称为发电细胞的特殊细胞来产生这些强大的电流。世代细胞存在于鳗鱼身体的大部分区域。这些电池内电解质浓度的变化会产生带电离子流。虽然每个单独的电池只能产生很小的电压，但电鳗有成千上万个串联的发电电池，从而积累所有的电压。

施罗德的团队使用了由聚丙烯酰胺和水组成的四种不同的水凝胶来模拟发电细胞的解剖结构，然后组合了大约2500个这样的单元。

这个合成系统产生110伏的电位差。然而，它的总输出功率比电鳗能达到的水平低2到3个数量级，因为电鳗的细胞更薄，因此电阻更低。

施罗德指出，理论上，人造电池产生的能量足以运行现有的超低功率设备，包括一些心脏起搏器和植入式传感器。然而，研究小组认为，应该有可能大大提高系统的性能，例如，通过使水凝胶薄膜变薄来降低其电阻。

电鳗利用能量代谢来维持发电细胞之间的电解质浓度差异。施罗德希望他们最终能效仿这种能力。他说:“可以想象，有一天我们可能会采用一个计划，将我们体内不同的液体连接到我们的人造发电器官上。”

马库斯·布勒是剑桥麻省理工学院的材料科学家和工程师。他对团队的设计印象深刻。布勒说这是“超越传统思维的令人兴奋的进步”"我希望在不久的将来开发这项新技术。"

电鳗是一种鳗科南美鱼类，能产生足够的电流使人昏迷。它们是淡水鱼，具有最强的放电能力和高达300-800伏的输出电压。因此，电鳗在水中被称为“高压线”。它不是真正的鳗鱼，但与鲶鱼有密切关系。世界上有几十种已知的发电鱼。其他放电的鱼类包括电鲶鱼和电鳐。

电鳗分布在南美洲亚马逊盆地的圭亚那。它们大多出现在浅池塘或泥泞的岸边。它们非常大，是起源于它们的著名食用鱼。它出色的排泄能力使它成为一种非常有名的鱼，可用作水族馆中的展示鱼或观赏鱼。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2017-12-19，第二版国际)