微型“纳米发电机”问世 心脏跳动即可发电

据国外媒体报道，近日，科学家最新研究显示，一种微型“纳米发电机”可植入体内，从心脏跳动获得能量，向动物活体内植入的传感器提供电能，为体内低血糖等多种疾病状况进行早期预警。

 

目前，科学家已成功地将“纳米发电机”植入实验老鼠体内，并从老鼠的心脏跳动中获得电流。负责这项研究的是美国佐治亚理工学院王中林带领的研究小组，他们认为纳米发电机产生的电流可驱动活体内传感器。

 

王中林指出，在纳米等级建立的氧化锌导线可作为压电材料，该材料能够将机械能转化为电能。因此，他和同事们构建了一个柔韧性微型发电机，可将动物活体的呼吸或心脏跳动等自然机体行为转变成为电能。

 

研究小组将氧化锌导线放置在一个柔韧聚合物培养基，使得该纳米线以不同的形式融入其中。他们将该装置封装在一个聚合物中屏蔽了体内液体，从而保证该装置产生的任何电流都不受背景干扰。

 

研究人员使用组织黏合剂将这个长5毫米、宽2毫米的矩形装置附着在老鼠的隔膜肌肉上，王中林说：“这种纳米发电机非常小，你几乎无法用肉眼能看到。”伴随着每一次呼吸，纳米导线将产生变形，从而产生2毫伏特潜电压下4微微安培(picoamps)电流。

 

之后，研究人员在不同实验老鼠的心脏植入类似的纳米装置，可产生3毫伏特潜电压下30微微安培(picoamps)电流。虽然产生的电量非常小，研究人员希望能够按比例输出，这将足够为单个植入型纳米传感器提供电能，比如：血压传感器或者葡萄糖传感器。这些传感器对于电流的需求适中，并且不要求持续的电流供给。

 

王中林称，这种纳米装置能以任意方向捕捉活体内的机械能，因此它们不必以特定的阵列排列。他强调指出，动物活体的任何机械能都可转化为电流，为纳米传感器提供动力。未来我们期望它们能够进入人体临床实验阶段，成为人体内真正的“微型发电机”。相关论文发表于《先进材料》。