ED Yong日前揭橥了一篇名為A New Kind of Soft Battery, Inspired by the Electric Eel的文章，引見了如今剛研收回來的一種模擬電鰻發(fā)機電制的軟體電池，讓人不由感嘆天然界的奇異。
1799年，意年夜利迷信家Alessandro Volta（伏特）用鋅和銅做了一個手臂長度的電池堆，鋅和銅是用鹽浸的紙殼離開的。這個“電流堆”是世界上第一個分解電池，然則Volta的設(shè)計基本卻很陳舊——電鰻的身材。
電鰻可以經(jīng)由過程發(fā)電器官來自我發(fā)電，發(fā)電器官占到了其兩米長身材的80%。發(fā)電器官含稀有千個特別的肌肉細胞，名為發(fā)電細胞。每一個細胞可以發(fā)生一個小小的電壓，然則合在一路，這些細胞可以發(fā)生600伏閣下的電壓，足以電逝世一小我，乃至一匹馬。這些細胞也使Volta在電池研發(fā)中有了更多思緒，也讓他享譽盛名。
兩個世紀以后的明天，電池曾經(jīng)成了弗成或缺的日用品。但即便是如今，電鰻還在為迷信家供給靈感。在弗里堡年夜學，由Michael Mayer率領(lǐng)的科研部隊發(fā)明了一種新的動力源，模擬的就是電鰻的發(fā)電器官。其含有多種色彩的凝膠塊，呈長條分列，很像電鰻的發(fā)電細胞。想翻開電池，只須要一路按壓這些凝膠。
與傳統(tǒng)電池分歧，這個團隊設(shè)計的電池又軟又靈巧，能夠會為下一代的軟體機械人供能。由于資料更貼合人體，電池也能夠用于制作下一代的起搏器、修復物資和醫(yī)學植入物。想象一下，今后有電隱形眼鏡的靈感居然來自于一條魚。
為了研制這類分歧平常的電池，團隊成員Tom Schroeder和Anirvan Guha在開端時瀏覽了年夜量關(guān)于電鰻發(fā)電細胞若何運作的材料。這些細胞以長條狀堆疊，細胞之間被液體填充。就似乎把抹了蜂蜜的薄餅一層一層堆起來，堆到很高，然后把它放倒，就和這個電池很像了。
電鰻歇息的時刻，每一個發(fā)電細胞都邑把陽離子從后頭和正面泵出去，發(fā)生兩個相反的電壓，相互抵消。但電鰻須要電的時刻，發(fā)電細胞的后頭就會翻過去，向相反的偏向泵出陽離子，就會發(fā)生一點電壓。癥結(jié)的是，每一個發(fā)電細胞都邑同時完成這個操作，所以加起來的電壓是非常高的。就似乎電鰻的尾巴里有幾千個小電池，個中有一半的偏向是反的，然則它們可以同時翻轉(zhuǎn)，發(fā)生電壓。“這的確太奇異了，” Schroeder說。
他和同事原來想在試驗室里重塑全部發(fā)電器官，然則很快就認識到那太龐雜了。以后，他們想到可以制作年夜量的細胞膜來模擬發(fā)電細胞堆，然則這些資料沒法年夜量操作，由于假如一個破了，全部體系就會停擺。Schroeder說：“如許會碰到‘串連小燈膽’的成績，一個燈膽壞了，一串燈膽都不亮了。”
最初，他和Guha選了更簡略的一種拆卸方法，在兩片板材上分列放置凝膠塊。請看下圖中的底板，白色凝膠含有鹽水，藍色的含有海水，離子可以從白色凝膠流到藍色凝膠，然則因為凝膠是疏散的，所以離子其實不能活動。當另外一塊板材上的綠色和黃色凝膠橋連上紅藍凝膠之間的裂縫時，離子就有了挪動的通道。
兇猛的處所來了：綠色凝膠塊只許可陽離子經(jīng)由過程，黃色的只許可陰離子經(jīng)由過程。也就是說陽離子只能從一邊流入藍色凝膠，陰離子則從另外一邊流入，藍色凝膠四周就會發(fā)生電壓，就像發(fā)電細胞一樣，并且每一個凝膠塊會發(fā)生一個小電壓，然則數(shù)以千計的凝膠塊成行分列，最高可發(fā)生110伏的電壓。
在電鰻神經(jīng)元收回旌旗燈號后，電鰻的發(fā)電細胞就會開端放電。然則Schroeder的電池開關(guān)就簡略許多了，只需把凝膠積存在一路便可以。
承載凝膠的板材過年夜會很不便利。然則密歇根年夜學的工程師Max Shtein提出了一個聰慧的處理方法——折紙。用把太陽能板放進衛(wèi)星的折疊方法來折疊凝膠板，然后把每一個色彩的次序排好，如許全部電池所占的空間就會小許多，年夜小只要隱形眼鏡那末年夜，說不定哪無邪的可以佩帶到身上。
但對如今來講，這類電池必需要具有充電功效。電池一旦激活，可以供電幾小時，以后全部凝膠中的離子會趨于均衡，電池也就沒電了。以后你須要把電池通上電，讓凝膠回到高鹽度和低鹽度分列的狀況。但Schroeder指出我們的身材會連續(xù)地彌補離子含量分歧的液體，也許有朝一日我們可以應(yīng)用這些液體來制作電池。
主要的是，這會讓人體變得像電鰻一樣。我們不太能夠會電逝世其別人，然則我們可以應(yīng)用體內(nèi)的離子原料為小的植入物供能。固然，Schroeder還說這只是一個初步的假想，并沒有一個現(xiàn)實的籌劃。他說：“許多器械由于許多緣由沒法完成，所以我也不想抱有太年夜的希冀。”
范德堡年夜學的Ken Catania花了許多年來研討電鰻的生物學道理，他以為這個假想也不是不公道。“Volta的電池不只僅可以裝進手機里，你看如今，我們都曾經(jīng)離不開電池了，”他說。“汗青能夠會再現(xiàn)。”
他彌補道：“我很驚奇電鰻能為迷信屆帶來這么多進獻，這對根本的迷信價值不雅來講，是一個很好的典范。” Schroeder只在植物園里見過電鰻，但他想有一天去親身看看電鰻。“我歷來沒被電鰻電過，但我認為我應(yīng)當被電一下嘗嘗，”他說。
