生态环保图书馆


【题  名】 复旦大学研发出一款纳米发电机 可植入人体利用流动的血液自主发电

【出  处】 能源圈

【日  期】 2017.09.29

【作  者】 /

【关键词】 新闻资讯 科研信息 复旦大学 血液流动发电 碳纳米管

【正  文】

 
     为了给可穿戴电子设备供电,工程师们一直在寻找从人体发电的方法。他们已经设想出将心跳、步行以及肌肉运动转化成电力的方案。近日,中国复旦大学研发了一款可植入人体静脉的轻型发电机。该发电机可利用血管中流动的血液自主发电,或将在未来用于临床。
  现在,复旦大学的研究团队找到一种利用血液流动发电的方法,采用的材料是碳纳米管纺成的微型纤维。该纤维可以植入到血管中,收集血液流动产生的能量。研究人员提出了基本概念,发表在《应用化学》(AngewandteChemie)期刊上,但是尚未进行动物实验测试。
  上述微型纤维的直径为0.8毫米,可以用塑料纤维包裹在有序碳纳米管阵列制备而成,也可以将碳纳米管捻成纱线状纤维。
  其实,早在2011年,瑞士研究人员就曾依据水流发电涡轮机,开发出了一款微型涡轮机。理论上,该微型涡轮机是可以植入人体内并利用血液流动发电的。但最后却发现,该设备在植入人体后会产生致死性血凝块,因安全隐患极高不得不被放弃使用。
  复旦大学研究人员把这个系统称之为迷你版水力发电,但是原理不同。如果把纤维进入到盐溶液中,浸入的纳米管和溶液界面形成双电层,其中纳米管表面带负电,溶液表面带正电。当溶液流过时,溶液中的负离子以及纳米管中的电子会去平衡双电层。但是,它们没有完全成功,导致纤维两端电荷不同,进而产生电压和电流。有其他团队已经制备了基于纳米管的“纱线”,在扭转和拉伸时可发电。
  当纤维(用铜线连接在一起)放入含有盐溶液的管中,盐溶液流动即可发电,并且其效率超过23%。这比先前报道的纤维状能量收集装置的效率高。另外,纤维越长、流体流动越快、盐溶液浓度越大,输出的电力越高。目前,研发人员还未公布该设备所能产生的具体功率数。
  虽然这一技术还处于早期阶段,但他们已经在青蛙体内植入该设备,实验结果较为理想。
  一个30厘米长的装置可以产生0.04毫瓦的电量,足够为小型的传感器和植入器供电。为了示范该装置在人体中的应用,研究人员将3个10厘米长的纤维连接到青蛙的坐骨神经上,然后把这些纤维浸入到流动的盐溶液中,结果导致轻微的肌肉收缩。
  该发电机基于缠绕在聚合物核心上有序排列的碳纳米管,由纤维状流体纳米器(FFNG)负责相对运动,从而通过纤维分层获得血液流动梯度力。研发人员表示,该发电机的安全保障性极高,未来或将用于临床,为植入医疗设备技术贡献一份力量。
  此外,研究人员表示,这些纤维还可以编制到纺织品中,以制作可供电的衣物。
  随着植入医疗设备技术的发展,其可支持的领域也将越来越多。虽然其安全性在一定时间内会受到广泛质疑,但我们依然可以相信,这些技术和设备必将成为未来临床医疗的重要组成部分
  



版权所有 Copyright 2007-2009 广东省立中山图书馆生态环保图书馆
Tel:020-83306427; Email:eco-library#zslib.com.cn(用@替换#)