10月16日消息,据AZoM报道,宾汉姆顿大学Seokheun 'Sean' Choi教授团队在《Small》发表研究,从人体小肠内壁的绒毛(villi)结构获得灵感,设计出新一代细菌供电生物电池(biobattery)。

小肠绒毛是覆盖着微生物的指状突起,负责消化吸收;其大比表面积与短扩散距离恰好契合产电微生物的需求。研究团队以生物医学常用的柔性聚合物水凝胶制备仿绒毛结构,作为生物电池阳极,并在绒毛内部接种休眠的芽孢杆菌(Bacillus subtilis);绒毛阳极与改性碳布阴极之间由离子交换膜隔开。在营养介质持续供给条件下,器件维持了约0.75(单位量级,原文给出稳定输出值)的稳定电输出。

此前该团队尝试过纸、织物、金属与聚合物等多种生物电池构型,发现二维结构无法为产孢细菌提供足够生存面积,而纸张等多孔介质又容易被生物膜堵塞,导致营养输送不畅、代谢废物累积与生物膜生长不均。仿绒毛结构以'模拟活体组织'的方式同时满足大表面积、短扩散距离与机械柔顺可扩展等要求。

该方向面向物联网微型传感器、可摄入器件等微瓦级供电场景,纸质电子(papertronics)与3D打印电路集成是其后续路线。在微型医疗设备与环境监测节点免维护长周期供电需求增长的背景下,微生物燃料电池的微结构工程化是提升功率密度的关键路径之一。 (来源:AZoM)