人体发电机,新型类胶原蛋白材质可让士兵自体发电

人体植入式设备多年来在医学上拯救了许多生命,但是电力来源始终是这类设备的一大限制,因此以色列台特拉维夫大学研发出一种类似胶原蛋白的材质,可产生电流为小型植入式设备提供电源,这项材质未来有望在军事上有许多相关运用。

胶原蛋白(Collagen)是一种强韧且具有弹性的材质,也是人类体内比例最高的蛋白质,多年来在医疗领域上,尤其是医美方面,具有非常广泛的应用,但由于胶原蛋白的分子结构较为复杂,使研究者很难在医疗之外的领域找到合适的运用方式。

胶原蛋白结构图,因结构较复杂,目前科学家尚未找出太多医疗外的用途。 (Source:Wikipedia)

因此,特特拉维夫大学Ehud Gazit教授带领的团队,在2019年4月发布论文,公开了新型材质的研发成果,团队运用纳米科技,打造出与胶原蛋白结构类似的胶状材质,与胶原蛋白具有同样的强韧和弹性,但分子结构更为简单,只由三种氨基酸组成。

而在2021年5月的《自然-通信》(Nature Communications)期刊中,团队再次发布了这项材质的应用概念,“新胶状蛋白材质的结构中,大量氢链(Hydrogen bonds)组成的螺旋状分子结构,可以形成电偶极子(Dipole)并与外部电流磁场交互作用,产生压电效应(Piezoelectricity)。”Gazit教授表示,压电效应使新材质可成为介电质,它特殊的螺旋状分子结构,在体内就如同天线一般,可以通过身体部位的移动,接收并产生电流。

运用压电效应-当物体摩擦或挤压,使介电质(可被电极化的绝缘体)出现机械能与电能互换现象,相关的设备在东京已经出现,在东京各大地铁站中,都可看到特殊的踏板,通过人来人往的踩踏,踩在板上的力量就会被转换成电流,替地铁站中的广告看板供电。

在东京已有使用压电效应研发的踩踏发电板设备,替广告看板供电。 (Source:Rethinking The Future)

由于人体通过运动和摩擦,也可产生电流,因此这种胶状材质,未来可作为新型植入式设备的主要结构,解决现有设备必须使用电线或电池,造成身体排斥或感染的问题。

军事领域一直以来都对植入式设备很有兴趣,过去几年特别注重在脑波通信、士兵生理状态显示、生化武器探测甚至智力和记忆力强化等相关设备的研发。而研究团队研发的这项新材质,可解决目前这些设备无法解决的电力供应问题,未来士兵可通过胶状蛋白植入设备,使感知能力大幅强化。

(首图来源:Pixabay)

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