细菌和脚底运动发电的鞋底发电机 - 电子发烧友网最新前沿技术精彩赏析(一)

　　十、利用细菌和脚底运动发电的“鞋底发电机”诞生

　　据国外媒体报道，想象一下，将轻薄与纸的发电机嵌入鞋底，当你走路时身上的手机即会充电，那该多好。这一未来化的情景将要成为现实。

　　据科学家介绍说，多亏了一种如纸张般厚的微型发电机，将其安装于鞋子里，这样人们行走的每一步将能被转化成电能，这种设备可以将人们步子的机械力转化成动力。

　　美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科学家们已开发出一种技术，发电时，可以利用无害的病毒，把机械能转换成电能，科学家表示，这项技术应引起大家的重视，因为这是世界上第一台有生命的发电机，它是利用工程病原体将外力转化成电能。

　　


　　新设计发电机可在走路中发电

　　在不久的将来，这项技术可能应用于为一切便携式设备充电，如手机可以用脚步来充电；房间内的照明系统可以用一些镶嵌于门内的发电板来供电。

　　科学家们已经基于微生物发电技术制造了一部小型发电机，并通过这部发电机产出了足够的电流来使一个小型的液晶显示器工作。实验内容是将手指按压于外面包衣有特殊工程病原体的电极上，这些电极只有邮票般大小，然后这些基因工程病原体将手指的按压力转化成电能。

　　专家称，这是第一台具有压电性质的生物材料产电能的发电机，这个里程碑式的发明，这项技术将催生一系列的微设备，这些设备可以将人们日常生活中产生各项“震动”转化成电能，如关门、上楼等。病毒自身可进入一个有序的薄膜中以驱动发电机工作，利用工程病毒来发电也为制造一些微型设备指明了一条更简易的道路。在挑剔的纳米技术世界里，自组装是很受追捧的目标。

　　来自伯克利实验室院物理生物科学部的科学家兼加州大学伯克利分校（UC Berkeley）生物工程学副教授李承旭（Seung-Wuk Lee）说，“我们还需要更多的研究，但是，我们的研究很有前途，这是迈出了第一步，可开发个人发电机、驱动器，用于纳米器件以及其他设备，采用的是病毒电子装置。”

　　李承旭和他的同事们想知道，病毒研究实验室在全世界都有，是否可提供一种更好的办法。 M13噬菌体（M13 bacteriophage）只攻击细菌，对人体无害。因为是病毒，所以，它在几个小时内就可以自我复制出数以百万计，所以，总是有稳定的供应。很容易进行基因工程设计。数量庞大的杆状病毒会自然地进行自我排列，形成整齐有序的薄膜，很像筷子整齐地对齐，码放在盒子里。

　　

　　将轻薄与纸的发电机嵌入鞋底

　　科学家们进一步增强了这种系统，他们堆叠薄膜，这些薄膜包含单层病毒，彼此堆叠起来。他们发现，堆叠约20层，会产生最强的压电效应。剩下唯一需要做的，就是示范试验，所以，科学家制作了基于病毒的压电能量发生器。他们创造条件，用遗传工程设计病毒，使它们可自发组织，形成多层膜，尺寸约一平方厘米。这种薄膜随后被夹在两个镀金电极之间，用电线连接到液晶显示器。

　　压力施加到发电机上时，会产生高达6纳安的电流和400毫伏的电势。这电流就足够多，可以在屏幕上闪烁数字“1”，电压大约是一节3A电池的四分之一。

　　李承旭说，“我们现在正在研究一些方法，以改善这种原理循证示范。” “因为有这种生物技术工具，就可以大规模生产转基因病毒，这些压电材料采用病毒，可提供一条简单的途径，制备未来的新型微电子装置。”