科學(xué)家受電鰩啟發(fā)造出新型發(fā)電機(jī)
以電鰩為代表的強(qiáng)電魚類,體內(nèi)發(fā)電器官能夠以近100%的轉(zhuǎn)換率高效發(fā)電。日本理化學(xué)研究所的一個研究小組利用電鰩發(fā)電器官原理開發(fā)出了新型發(fā)電機(jī)。
研究小組對捕獲數(shù)日以內(nèi)的活體電鰩施加刺激,結(jié)果在10毫秒的極短時(shí)間內(nèi)脈沖電流的峰值電壓為19伏特,峰值電流8安培。他們還利用該脈沖電流成功啟動LED燈并向電容器蓄電,儲蓄的電量能使LED長時(shí)間發(fā)光和驅(qū)動迷你車行駛。 研究小組還測定了所取出器官的發(fā)電性能。他們在發(fā)電器官上下部位連接電極,在正極一側(cè)插入7根注射針,每根注射針同時(shí)注入0.25毫升濃度為1毫摩乙酰膽堿溶液。實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果為峰值電壓91毫伏,峰值電流0.25毫安,發(fā)電時(shí)間比活體電鰩長1分鐘以上。注射器增加至20只后,峰值電壓提高到1.5伏特,峰值電流0.64毫安。 研究小組在發(fā)電器官中植入元件制作出發(fā)電機(jī)原型。他們把發(fā)電器官切成3厘米直角型,固定在鋁和硅膠做成的容器中,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在16個元件直列連接情況下峰值電壓1.5伏特,峰值電流0.25毫安。 電鰩利用平時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)的離子泵,使用三磷酸腺苷(ATP)能量產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)外離子差(電位差)。同時(shí)神經(jīng)纖維末端釋放出神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿,刺激細(xì)胞膜內(nèi)的離子通道,細(xì)胞外部的鈉離子立刻流入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生電流。發(fā)電器官的細(xì)胞膜聚集眾多離子泵和離子通道,增加了電流密度。細(xì)胞的直列積蓄層產(chǎn)生高輸出發(fā)電。由于電鰩難以大量捕獲,研究小組未來將人工制作發(fā)電器官,融合微米、納米流體技術(shù),從分子開始自下而上地開發(fā)細(xì)胞結(jié)構(gòu),研發(fā)出與發(fā)電細(xì)胞相同的材料。 該研究成果刊登在近日出版的英國《科學(xué)報(bào)告》雜志上。 關(guān)鍵詞: 發(fā)電機(jī)
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