賓漢姆頓大學(xué)開發(fā)3D打印生物電池，利用細(xì)菌提供燃料

2024年9月17日，南極熊獲悉，來自賓漢姆頓大學(xué)的Sean Choi教授開發(fā)了一系列以細(xì)菌為燃料的生物電池，可用于海洋、森林等偏遠(yuǎn)地區(qū)以及人類消化道。現(xiàn)在，他正致力于利用最新的 3D 打印技術(shù)將這些燃料電池集成到柔性電子產(chǎn)品中。美國國家科學(xué)基金會 (NSF)為這項(xiàng)不會殺死發(fā)電所需生物成分的制造工藝的研究提供了 55 萬美元的資助。

Seokheun('Sean') Choi。圖片來源：Jonathan Cohen。

賓漢姆頓大學(xué)托馬斯·沃森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授 Seokheun'Sean' Choi 說道：“下一代電子產(chǎn)品將是一體化電子產(chǎn)品，所有組件都集成在一塊板上，而不是稍后組裝不同的組件。微生物燃料電池作為電源的問題在于，細(xì)菌材料的液體與固態(tài)電子產(chǎn)品不兼容。此外，活細(xì)菌無法在許多極端的微加工過程中存活。”

Choi 正在尋求一種對他的可攝取生物電池有效的解決方案——休眠細(xì)菌孢子，這種孢子能夠抵抗惡劣的環(huán)境，并能存活很長時(shí)間。當(dāng)條件合適時(shí)，孢子就會發(fā)芽并產(chǎn)生電能。

他說：“能量收集技術(shù)有很多種，比如機(jī)械、太陽能或射頻。我仍然認(rèn)為微生物燃料電池是最合適的，因?yàn)樗且环N活體材料。它們可以自我維護(hù)、自我修復(fù)，并適應(yīng)環(huán)境變化。”

這項(xiàng)研究與 Choi 的環(huán)保電子產(chǎn)品理念相契合，這種電子產(chǎn)品可用于物聯(lián)網(wǎng)，將更多設(shè)備連接到一個集體網(wǎng)絡(luò)中，甚至是食品包裝、農(nóng)業(yè)或“智能繃帶”等一次性傳感器。得益于去年獲得的另一項(xiàng) NSF 資助，他一直在研究更環(huán)保、可生物降解的紙質(zhì)電子器件。

Sean Choi教授表示：“我們需要使用能量收集技術(shù)，這樣電子產(chǎn)品就可以在沒有電池的情況下長時(shí)間運(yùn)行，并且不會因?yàn)殡娫磫栴}而成為電子垃圾。我們還需要環(huán)保電子產(chǎn)品。我說的不僅僅是材料本身，還包括制造、操作等一切。”