紙也能制成電池?科學(xué)家研發(fā)柔性“紙基電池” 用完即可生物降解
雖然現(xiàn)在有可生物降解的一次性電子設(shè)備,但為這些設(shè)備提供動力的電池仍然會造成生態(tài)問題。這就是為什么科學(xué)家現(xiàn)在開發(fā)一種完全可生物降解的“紙基電池”。
這種電池由新加坡南洋理工大學(xué)的一個團(tuán)隊(duì)研發(fā),原型尺寸只有4×4厘米。據(jù)說,它能為一個小電風(fēng)扇供電45分鐘。就算它被彎曲或扭曲,或者被切斷一部分,它的能量輸出也不會中斷。這項(xiàng)研究發(fā)表在最近出版的《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。

據(jù)了解,這種電池的核心是一張纖維素紙,它被一種水凝膠加固,以此來填補(bǔ)纖維素纖維之間的空隙。紙張充當(dāng)兩個電極(陽極和陰極)之間的分隔物,這兩個電極被絲網(wǎng)印刷在紙張的正反兩面。用于打印陽極的導(dǎo)電油墨主要由鋅和炭黑組成,而錳和鎳分別用于陰極油墨。
在電極印刷過程完成后,將整個電池浸入電解液中,然后在兩個電極上涂上薄薄的一層金,以增加它們的電導(dǎo)率。成品厚度約為0.4毫米,放入土壤一個月內(nèi)就會被微生物徹底分解。
研究人員表示,“當(dāng)分解發(fā)生時,電極材料被釋放到環(huán)境中。陰極中使用的鎳或錳將保持其氧化物或氫氧化物的形式,這接近于天然礦物的形式。陽極中的鋅將被自然氧化,形成無毒的氫氧化物。這表明該電池有可能會成為當(dāng)前電池的一種更可持續(xù)的替代品?!?/p>
研究人員預(yù)計,這一“紙基電池”有望廣泛應(yīng)用于一次性電子產(chǎn)品中,并且最終可能也會用于非一次性柔性電子設(shè)備和“智能”織物。顧名思義,一次性電子產(chǎn)品是指那些一旦使用就被丟棄在垃圾桶里的電子產(chǎn)品。
一次性電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于從醫(yī)療到科學(xué)的各個領(lǐng)域。常用一次性電子產(chǎn)品的一個典型例子是打印墨盒中的芯片。這些小型印刷電路板集成了一個存儲芯片,以及很少的外部組件,使得連接的印刷機(jī)不僅可以讀取估計的墨水量,還可以驗(yàn)證墨盒的真實(shí)性。一旦使用,墨盒和芯片一起扔掉。
另一個即將普及的一次性電子產(chǎn)品的例子是可以粘在產(chǎn)品上的智能資產(chǎn)跟蹤器。就像安全NFC標(biāo)簽一樣,這些設(shè)備可以將微控制器、天線和所有其他支持硬件集成到一個標(biāo)簽上,該標(biāo)簽可以測量周圍環(huán)境、記錄數(shù)據(jù)并報告發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容。在運(yùn)輸貨物對周圍環(huán)境高度敏感的資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用程序中,這些應(yīng)用程序非常有用。這樣可以將故障責(zé)任轉(zhuǎn)移到船運(yùn)公司而不是收貨人,從而確保更高質(zhì)量的運(yùn)輸服務(wù)。