受電鰻啟發 柔軟有彈性的「果凍電池」李佩璇 (2024-07-21 08:30:00)

來自劍橋大學的研究人員從電鰻中汲取靈感，開發出一種柔軟、可拉伸的「果凍電池」，可以用於穿戴式設備和軟機器人，甚至植入大腦幫助輸送藥物和治療癲癇等疾病。

編譯／高晟鈞

來自劍橋大學的研究人員從電鰻中汲取靈感，開發出一種柔軟、可拉伸的「果凍電池」，可以用於穿戴式設備和軟機器人，甚至植入大腦幫助輸送藥物和治療癲癇等疾病。

來自電鰻的靈感

電鰻使用特化的肌肉細胞「電細胞」來擊暈獵物，以此為靈感，研究團隊所開發的果凍電池，由水凝膠製成，聚合物網路中含有超過60%的水。這種果凍狀材料具有分層結構，就像有黏性的樂高積木一樣，可以提供電流。傳統電子產品使用以電子為載體的剛性金屬材料，而果凍電池則使用離子來攜帶電荷，就像電鰻一樣。

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相互矛盾卻有同時存在

我們都知道，設計出同時具有高度延展性和導電性的材料非常困難，這是因為這兩種特性通常相互矛盾。一般來說，當材料被拉伸時，他的導電率也會下降。

水凝膠通常是由電中性的聚合物製成，但如果給他們充電，便能夠導電。通過改變每種凝膠的鹽類成分，將變得更加黏稠並壓成多層，最大化水凝膠的能量潛力。不同層之間的水凝膠可以形成可逆的鍵，使用稱為葫蘆脲的桶形分子，就像分子手銬一樣。分子手銬提供層與層間的超強附著力允許果凍電池被拉伸，各層卻不會分離，也不會損失任何導電性。

這種可以精確控制機械性能和模擬人體組織特徵的能力，使得果凍水凝膠電池成為軟機器人和生物電子學的理想材料。由於不含有金屬成分，因此這類水凝膠植入物不會被身體排斥。

目前，研究人員正在計劃未來的實驗，以測試生物體中的水凝膠，以評估它們對一系列醫療應用的適用性。除此之外，它們還能在損壞時可以自我修復。

資料來源：Innovations

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