餓了別叫媽,或許你可以咬一口這塊電池!
材料牛注:亞利桑那州立大學的研究者們用常見的食物,諸如奶酪、雞蛋、功能飲料等等做出了一個可食用的超級電容,并認為它可以殺菌,未來可以在生物設備上找到用武之地。
可食用的超級電容包括外殼、集流器、電極、電解質以及離子交換膜等結構。從食物中或得的活性炭可以和蛋白質相結合,并且可以用作以金箔為集流器的電容結構。
同時,這兩種物質都有著優良的導電性和化學穩定性,是制作電容的理想材料。此外,在流動的電解質溶液中通常具有高濃度的鈉鉀離子和檸檬酸,這種液體成分可以提供優良離子導電性。而離子交換膜可以放心地交給海藻,一片海藻葉就可以使將兩個電極有效的分開,其多層結構在允許電解液和離子滲透穿過同時,可以阻止電極相互接觸。最后,外殼的重任可以通過明膠層來解決,一片小小的芝士面包就可以達到目的,并且有效的防治電解液被吸收。
在實驗檢測中,可食用的超級電容器表現出了良好的性能,工作1000次的充放電循環之后可以保持92%的電容,而且只有很少的損耗。作為典型的可食用電容器,一種三電容裝置的電容器就像一個運動的胃部,通過“消化”能量提供LED燈的發光。在“消化”完能量之前,這個裝置可以提供三分鐘的光亮。
此外,科學家們正在研究表面改性和溶膠的交聯,希望可以明顯地提高“消化”時電容器中明膠的使用壽命。這個裝置還可以用于內窺鏡的供電,并且通過電流殺死細菌。科學家下一步考慮采用無線充電系統,這種系統可以利用人體的運動來充電。
機械學院副教授Hanqing Jiang介紹,“我們已經知曉從食物中制作電子設備。它的主要用途或許是滿足醫生的需求”。Jiang的實驗室正在尋求突破所有的電子設備,例如鋰電池,即使被拉伸也不會喪失能量。
目前,一些其他的食物材料也在探究在電子領域的應用,包括使用味精作為添加劑來增強電解質離子濃度,淀粉纖維作為粘合劑,蔬菜和功能飲料作為液態電解質,醬料、果凍、奶酪做為凝膠態的電極,軟糖作為外殼材料。
論文地址:Food-Materials-Based Edible Supercapacitors
本文參考地址:Edible Electronics: An All-Food Supercapacitor for Medical Applications
感謝材料人編輯部顧玥提供素材
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