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用壁纸也能监测环境?蓝藻太阳能电池开辟传感技术新领域 ... ...

2018-1-17 17:41| 发布者: xjwhust| 查看: 381| 评论: 0

摘要: 导语:我们或许很难想象普通的蓝细菌和太阳能技术之间会有什么联系,但是一旦他们结合起来,我们就会感叹道科学的神奇。最近,来自英国帝国理工学院等联合研究人员应用新型喷墨技术将蓝藻“打印”在太阳能电池板上, ...


导语: 我们或许很难想象普通的蓝细菌和太阳能技术之间会有什么联系,但是一旦他们结合起来,我们就会感叹道科学的神奇。最近,来自英国帝国理工学院等联合研究人员应用新型喷墨技术将蓝藻“打印”在太阳能电池板上,这种喷墨式太阳能电池板可以作为追踪身体指标数据的传感器,也可以像壁纸一样贴在墙上来监测家庭空气质量。同时,它们也是可降解材料。

蓝藻已经存在了数十亿年。它们通过光合作用制造养分,吸收太阳光并将其转化为能量。就像植物一样,它们在这个过程中释放氧气。所以它们在地球上出现之后,大气中才逐渐有了氧,从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以生存和发展。现在,它们正在被用来制造小型生物太阳能电池板。

这些蓝藻细菌被当作墨水,可以打印在纸上,制成一种生物太阳能电池板。伦敦帝国理工学院,剑桥大学和中央圣马丁学院的研究人员使用喷墨打印机将精确的图案绘制到导电碳纳米管上。

这些微小的细菌能够在这个过程中存活下来并且能在接下来的昼夜循环中连续供应100小时的电能。

研究报告的合著者,伦敦帝国理工学院生命科学系的Andrea Fantuzzi博士在一份声明中表示,“与我们安装在屋顶上的太阳能电池板相比,它似乎是一个使用寿命相对较短的电池板。但事实上,纸基太阳能电池技术并不是要取代大规模发电行业的传统太阳能电池技术。”

图片来源:伦敦帝国学院

相反,他解释说,它们更适合于那些对能量需求较低的环境,比如说环境传感器和生物传感器。它们是一次性的,可生物降解的,它们也可以在黑暗中工作,并在受光照时产生电能

伦敦帝国理工学院化学工程系的Marin Sawa博士在一份声明中表示,“想象一下,用纸质的,一次性的环境传感器充当壁纸,它可以用来监测家庭空气质量。当它完成任务后,它可以被移走并留在花园里进行生物降解,因而不会对环境造成任何影响。

据Andrea Fantuzzi博士介绍,纸质生物太阳能电池板可与生物传感器技术相结合,用来追踪身体指标数据,如糖尿病患者的血糖水平。他说,由于新技术具有较好的成本效益,它可能有利于解决发展中国家医疗预算紧张和能源资源缺乏问题。

英国牛津大学材料系副教授Hazel Assender说:“细菌的使用为传感技术应用领域提供了新的可能性,但也具有较大的挑战性:“这种传感器能监测的‘大气环境’具体是什么?它对所有其他的环境变化又能做何反应?”

实验小组一致同意,目前的发现只是一个概念验证,接下来的挑战是制作更强大,更持久的电池板。目前的纸质生物太阳能电池板单元很小,只有手掌大小,下一步研究团队将在A4大小的纸上进行概念验证,来确定能否实现更大规模的电力输出。

一旦这一假设得到成功验证,无疑是令人兴奋的,因为这意味这种纸基的新型生物太阳能电池板将在更加广泛的领域得到大规模的应用,使得原先小型设备无法大规模应用的难题得以解决,同时,这也将打开传感器技术的新视角,能量来源的微型化和持续化可能让传感器的体积更小,性能更灵敏,功能更强大。

图|研究人员使用喷墨打印技术将图片打印在太能电池板上

这一成果也让我们从另一个侧面感叹技术融合的新思路,太阳能技术和微生物技术充分发挥了各自的优势,当然也包括其他的技术,但是这一现象的不断出现,是否在提醒人们:科学技术的跨界融合或许人类科学开辟新领域的一种思维方式。



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