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中國科學家研究靜脈發電機,可為心臟起搏器提供能量

科技改變生活

2017年9月11日,復旦大學研究團隊研發出了一種碳納米管發電機,用於植入人體的靜脈之中,通過血液流動所產生的動能(與水利發電同理)來發電。

發電機是一種外部由電活性碳納米管有序排列包裹,內部是聚合物核心的可拉伸流體納米發電纖維(簡稱FFNG)。FFNG兩端連接電極以後沉浸於靜脈中。血液中包含鹽與離子,電活性碳納米管在與血液接觸後會因為電荷分離而在這兩種物質接觸的地方生成電量相等、正負相反的電雙層。電雙層層疊在浸沒的納米管和溶液之間的界面上,納米管表面變得帶負電荷,並且溶液的薄層變成帶正電荷。

當溶液流過時,血液中的負離子會和從納米管吸取的電子共同平衡電雙層,不過由於碳納米管的特性,電子難以通過,也就難以實現平衡狀態,從而使得碳納米管中的電子越積越多。這導致纖維內外兩端之間的電位差,產生電壓和電流。

這項實驗的帶頭人是徐一帆,他是上海復旦大學高分子科學與先進材料實驗室的一位研究員。徐一帆曾於2011年看過一個將微型渦輪發電機植入人體靜脈以供電的研究理論,雖然該理論讓徐一帆大開眼界,不過發電機會產生血凝塊堵塞靜脈,從而使心臟功能衰竭。隨著碳納米管等材料的普及,徐一帆認為碳納米管的結構特點非常適合製作靜脈發電機,同時也不會產生凝血塊。2015年時,徐一帆在得到國家撥款以後開始了此項目的研究。

靜脈發電機並不能產生足以給手機、平板電腦等設備充電的電量,但是,這些由血液動能轉換而來的電卻能完美地給心臟起搏器等醫療設備供電。不過這些是基於理論的,徐一帆並沒有拿人體做過實驗,而他也沒有這個打算。徐一帆把接下來的研究重點放在了挖掘碳納米管結構特點上,從而製作出更大規模、更高轉換率的靜脈發電機。


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