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受电鳗启发,科学家研发软体机器人电池的方案有了新思路(2)

2017-12-21 09:24:57    澎湃新闻  参与评论()人

最后,他和Guha选了更简单的一个装置,这就涉及到在两片单独的板上排列放置凝胶块。请看下图中的底板,红色凝胶含有盐水,蓝色的含有淡水,离子可以从红色凝胶流到蓝色凝胶,但是由于凝胶是分散的,所以离子并不能流动。当另一块板材上的绿色和黄色凝胶桥连上红蓝凝胶之间的缝隙时,就为离子提供了可以通过的通道。

值得注意的是,这里有个设计巧妙的地方:绿色凝胶块只允许阳离子通过,黄色的只允许阴离子通过。也就是说阳离子只能从一边流入蓝色凝胶,阴离子则从另一边流入,蓝色凝胶周围就会产生电压,就像发电细胞一样,而且每个凝胶块会产生一个小电压,但是数以千计的凝胶块成行排列,最高可产生110伏的电压。

在电鳗神经元发出信号后,电鳗的发电细胞就会开始放电。在施罗德设计的凝胶中,触发器就简单很多,只要把凝胶压在一起就可以。

不过,承载凝胶的板材如果过大会很麻烦。但是密歇根大学的工程师Max Shtein提出了一个巧妙的解决方案——折纸。类似于卫星太阳能电池板可折叠一样,他用一种特殊的折叠方式将板材折叠来折叠,使正确的颜色的以正确的顺序接触。这样整个电池所占的空间就会小很多,大小只有隐形眼镜那么大,或许某天可以戴到身上。

但对现在来说,这种电池必须要具备充电功能。因为电池一旦激活,可供电几小时,之后整个凝胶中的离子会趋于平衡,电池也就没电了。这时需要把电池通上电,让凝胶回到高盐度和低盐度排列的状态。施罗德称,身体会持续地补充离子含量不同的液体。他想象或许有朝一日可以利用这些液体来制造电池。

美国范德堡大学的Ken Catania花了很多年来研究电鳗的生物学原理。他表示:“我很惊讶电鳗能为科学界带来这么多贡献,这对基本的科学价值观来说,是一个很好的范例。”

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