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病毒电池性能或可强10倍

2019年04月08日 栏目:健康

“病毒电池”性能或可强10倍这几天的一条消息也许改变未来人们的生活。烟草花叶病毒(TMV)也许能让苹果的MacBookAir电脑的待

“病毒电池”性能或可强10倍

这几天的一条消息也许改变未来人们的生活。烟草花叶病毒(TMV)也许能让苹果的MacBookAir电脑的待机时间延长至1个月,而你带着手中的iPhone4出差2个星期都不需要充电一次。一直困扰着便携式信息装备制造商的电池问题也许很快会得到解决。

病毒一直以来有着非常不好的名声。病毒的一个的能力就是能迅速地、精确地大量复制自己。这对被寄生的动物和植物来说都是一个巨大的灾害。但由雷扎·高得西教授领导,美国马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院和农业与自然资源学院的两个联合研究小组,正在掀开病毒工程新篇章:利用病毒的“自我更新”和“自我组装”性能,建立一个更小、更有力和更有效率的电池和燃料电池时期。

烟草花叶病毒,一种出现出棒状和刚性的病毒,在电子显微镜下看起来有点像根意大利面条,它不仅感染烟草,也能够摧毁番茄、辣椒等植物的茎叶。不过,科学家在实验室里发现,完全可以利用它的特点,用来制造更小的锂电池组件。他们可以通过修改并绑定烟草花叶病毒杆的排列方式,使其垂直于金属电极的表面,排列成任何图案。然后,这些病毒杆所构成的新电池“外衣”可以参与到电池的电化学反应中去,通过电流搜集以供使用。

因此,研究者发现现在可以海量增加电极的表面积,以到达增加储电能力的目的,电池的快速放电/充电次数也大大增加。当然,为了避免烟草花叶病毒在电池抛弃时造成污染,研究者对其作了惰性化处理,使其对环境的影响降到了小。这种新的“病毒电池”的实验结果显示比普通锂电池贮存能力大了10倍。

对现在受制于电池容量的便携式电子设备来讲,这是个福音。这1技术对越来越多的集成微系统装备提供了支持,比如无线传感器络的组建。微系统正如其名要做得非常小,常常是毫米级和亚毫米级,才能大量地部署在需要遥控信息指挥的环境中去,比如安全领域、农业、环境监测等等。以往制约微小系统的关键技术就是电源,很难把电池做得足够小,同时还要保持输出能力。

烟草花叶病毒的纳米结构是建造电池电极棒模板的理想参考形状,连大小都很适合。烟草花叶病毒的自我复制和自我重组能力非常有序,这对稳定提升电池的储存能力非常重要,而且它能通过重组被直接结合在电极的表面,制作出的电池会比传统的组件更轻、更强,也更便宜。

此次制造“病毒电池”实验板前后有三个步骤。首先是修改和影响烟草花叶病毒,其次是将准备好的病毒“种植”在金属板上,病毒会长在纳米级的电极棒上,将覆盖好病毒的电池电极棒组合成成品电池。

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