发电机通过利用生物材料的压电性能产生电力

在伯克利实验室的科学家已经开发出一种利用机械能转换成电能无害的病毒来产生电力。他们发生器是首开先河，以产生电能通过利用生物材料的压电性能，并可能导致从日常任务振动利用电能的装置。

想象一下，在走路时给手机充电，这多亏了嵌入你鞋底的纸一样薄的发电机。这个未来的场景现在更接近现实了。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的科学家们开发了一种利用无害病毒将机械能转化为电能的发电方法。

科学家通过创建一种产生足够电流来操作的发电机来测试它们的方法，以操作小型液晶显示器。它通过在铺设有特殊工程病毒的邮票大小的电极上敲打手指。病毒将水龙头的力转换为电荷。

该视频的第一部分显示伯克利实验室科学家如何利用病毒的压电性质将手指挖掘的力转换为电力。第二部分示出了动作中的“病毒 - 电动”发电机，首先通过仅按下一个发电机，然后按住两个同时按下它们，这产生更多电流。

通过利用生物材料的压电性能，它们的发电机是第一个产生电力的。压电性是响应于机械应力的固体中的电荷的积累。

具有里程碑意义的会导致这种收获电能从日常任务，如关闭一扇门或爬楼梯的振动微型设备。

它还指出了一个更简单的方法，使微电子器件。这是因为病毒自身排列成有序的薄膜，使发电机工作。自组装是多少纳米技术的挑剔世界追捧的目标。

科学家们在5月13日描述了他们的工作进展在线公布杂志纳米技术。

“还需要更多的研究,但我们的工作是一个有前途的第一步个人发电机的发展,执行机构用于纳米器件,基于病毒电子产品和其他设备,“Seung-Wuk Lee说,教师科学家在伯克利实验室的物理生物科学部门和加州大学伯克利分校生物工程副教授。

他进行了一个团队，其中包括拉马穆尔西·拉梅什，在伯克利实验室材料科学部一位科学家，并在加州大学伯克利分校材料科学，工程和物理学教授的研究;和伯克利实验室的炳杨肋鹅的身体生物科学部。

M13噬菌体的长度为880纳米，直径为6.6纳米。它被大约2700种带电蛋白质包裹，使科学家能够将病毒用作压电纳米纤维。

压电效应于1880年被发现，此后在晶体、陶瓷、骨骼、蛋白质和DNA中都发现了压电效应。它也被投入使用。举例来说，电子打火机和扫描探针显微镜离不开它。

但用于使压电装置的材料有毒，非常难以使用，这限制了该技术的广泛使用。

李和同事想知道在全球实验室中研究的病毒是否提供了更好的方法。m13噬菌体只攻击细菌，对人们良性。作为一种病毒，它在几小时内通过数百万来复制自己，因此总有稳定供应。基因工程师很容易。大量的棒状病毒自然地定向成良好有序的薄膜，很多筷子在一个盒子里对齐的方式。

这些都是科学家在纳米材料中寻找的特征。但伯克利实验室的研究人员首先必须确定M13病毒是否是压电病毒。李向拉梅什求助，拉梅什是研究纳米级薄膜电学特性的专家。他们在M13病毒的薄膜上施加电场，并用一种特殊的显微镜观察发生了什么。包裹在病毒表面的螺旋状蛋白质也随之扭曲和转动——这是压电效应起作用的确切迹象。