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電池遇水會溶解 未來可植入人體

美國的科學家們正在研制一款可以溶解的電池,當它暴露在光熱和液體之下時,就會自動溶解。

這款電池電壓2.5伏,可以驅動一個臺式的計算器工作15分鐘,並可以作為未來保障軍事機密的工具,同時可以用到環境監測的儀器中。

美國愛荷華州大學機械工程學教授雷紮-蒙塔紮米(RezaMontazami)表示,這是全球第一款具有實際意義的“瞬態電池”。瞬態電池是鋰離子電池的一種,最初的設計是為了醫療保健和環境監測應用,由於在工作中能提供穩定的性能輸出,之後還能自行降解,因此該技術也可以應用在軍事機密情報等領域。

研究團隊在國際高分子科學雜誌上發表文章稱:“不同於傳統電子工程學將電池盡量設計得穩定和性能持久,瞬態電子技術的核心特點之一,在於只能在預先設計好的時間段內提供電能輸出,然後就會在水、光照等條件的觸發下自行溶解。”

蒙塔紮米的團隊發明的這款瞬態電池厚約1毫米、長5毫米、寬6毫米,電壓是其他瞬態電池的兩倍多,溶解速度更是比此前的自毀型電池快1000倍以上。當電池浸沒在水中時,高分子材料先膨脹,然後點擊裂開分離,最後整個電池被溶解,整個過程在30分鐘左右。不過這種瞬態電池與水後的溶解並不是100%的,因為電池內部的一些納米級粒子結構不能完全溶解於水中。蒙塔紮米將這種技術稱為“物理化學混合式瞬態”。

蒙塔紮米坦言:“新研制的電池仍然面臨電壓低、結構複雜、制造瞬態電壓難、一次成功率不高等問題。”根據IEEE《光譜》報道,瞬態電子設備種類繁多,用途廣泛,但如果電源不是瞬態的,就不能稱為是真正意義上的瞬態設備。然而事實上,由於瞬態電池對於材料的要求很高,目前世界上做類似研究的團隊並不多。

蒙塔紮米此前研究的概念驗證項目,將電子元器件音質在單層可降解高分子符合材料上,此次研制的瞬態電池由8層電路板構成,陽極和陰極的電解質都被包在兩層聚乙烯醇材料中間。研究團隊表示:“如果使用更大尺寸的電池就能夠提供更多電量。”他們建議,在需要高電量時可以采用多個小電池的組合。

目前的瞬態電池還不能應用在人體內溶解,因為它含有有毒元素鋰,不過研究人員正在研究電池如何能夠在人體內無害地溶解,比如未來當自毀型醫療設備植入人體後,無需通過手術取出。

此外,這種瞬態電池有助於環保。目前電池回收和處理是全球面臨的一個棘手的問題,廢舊電池對於生態環境產生嚴重的汙染。來自伊利諾伊大學的研究人員正在研制可溶解電路板。“當被置於垃圾填埋點之後,這些電路板就會在3至6個月間自行毀滅。”伊利諾伊大學教授約翰-羅傑斯(JohnRogers)表示。

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