Mandal表示,“魚(yú)鱗是由具有壓電特性的膠原蛋白纖維組成的,因此,我們用了一點(diǎn)小技巧——直接利用魚(yú)鱗制作壓電納米發(fā)電機(jī),從而打造機(jī)械式能量采集器。”

為此,研究團(tuán)隊(duì)從魚(yú)類(lèi)加工市場(chǎng)中收集廢棄的生魚(yú)鱗片,打造出透明的能量采集器,然后再透過(guò)去礦物質(zhì)的過(guò)程使其軟化。Mandal說(shuō):“魚(yú)鱗中的膠原蛋白層可作為主動(dòng)壓電元素;藉由在兩側(cè)制作電極后進(jìn)行層迭壓合,從而開(kāi)發(fā)出生物壓電納米發(fā)電機(jī),或能量采集器。”20160922-ID-1壓電能量采集器利用魚(yú)鱗中的膠原蛋白產(chǎn)生能量 (來(lái)源:Dipankar Mandal, Jadavpur University)

魚(yú) 類(lèi)廣泛被消費(fèi)食用,但在此消費(fèi)過(guò)程中的廢棄物處置方式卻十分混亂,而且還得花費(fèi)一大筆錢(qián)。因此,這讓研究人員們產(chǎn)生了靈感,他們希望找到一種能夠重復(fù)利用 這種物質(zhì)的方式。Mandal說(shuō):“如果我們能回收再利用這些廢棄的魚(yú)鱗,將有助于找到一種能夠降低廢棄物處置成本的潛在途徑,以及延伸出一些具有附加價(jià)值的產(chǎn)品。”

Mandal與Ghosh在《應(yīng)用物理快報(bào)》(Applied Physics Letters)中發(fā)表有關(guān)這項(xiàng)研究與成果的文章。

Mandal與Ghosh開(kāi)發(fā)的能量采集器特別適用于植入人體中的醫(yī)療裝置,Mandal解釋?zhuān)@不僅僅是因?yàn)檫@一類(lèi)組件通常只需不必耗用許多能量的微型電池,同時(shí)也由于它依靠天然成份提供能源。

Mandal補(bǔ)充說(shuō):“值得注意的是,膠原蛋白存在人們的皮膚、肌腱、韌帶、軟骨、骨、血管、牙齒和肌肉組織中;因此,以魚(yú)鱗打造的組件預(yù)計(jì)應(yīng)該也能兼容于人體的各部位。”相反地,大部份現(xiàn)有的傳統(tǒng)壓電材料都由有毒物質(zhì)組成,必須經(jīng)過(guò)多個(gè)處置步驟,才能用于制造組件。

而且,其他的壓電能量采集器往住也較易碎且非軟性材料,因而可能限制其于醫(yī)療監(jiān)測(cè)、自供電植入式生物醫(yī)療組件以及在人體中的標(biāo)靶藥物治療等應(yīng)用。

研究人員特別看好的應(yīng)用之一是在心臟起搏器中植入這種能量采集器,使其得以利用人們的心跳持續(xù)采集能量,以及不斷地為起搏器供電,因而無(wú)需充電或?yàn)榱藫Q電池而進(jìn)行手術(shù)。“由于心臟的組織中也帶有膠原蛋白的成份,預(yù)計(jì)這種能量采集器更適于這類(lèi)人性化的應(yīng)用。”

Mandal與Ghosh計(jì)劃持續(xù)擴(kuò)展這項(xiàng)能量采集器的開(kāi)發(fā),并在不同的生物醫(yī)學(xué)與自供電裝置中進(jìn)行測(cè)試。