科学家们已经找到了如何将导电溶液注入玫瑰切条中,并使其在茎、叶和花瓣中自发形成导线,从而形成功能齐全的玫瑰花。超级电容器用于能量存储。
所谓的 e-Plant 能够充电数百次而不会影响性能,该发明背后的团队表示,有一天它可以让我们在活植物内创建燃料电池或自主能源系统。
“几年前,我们证明了创建电子工厂、‘发电厂’是可能的,但现在我们已经证明这项研究具有实际应用,”团队成员之一说道,瑞典林雪平大学的马格努斯·伯格伦。
“我们不仅证明了能量存储是可能的,而且我们还可以提供性能卓越的系统。”
早在2015年,该团队通过在其静脉中填充导电聚合物溶液并将材料编织到其活体组织中,制作出了第一朵机器人玫瑰。
正如 Aviva Rutkin 报道的那样新科学家当时,这最终比听起来要困难得多,因为他们必须找到一种具有良好导电性、对植物无毒、并且不会堵塞或无法粘附到内表面的材料它的静脉,称为木质部。
他们终于找到了一个行之有效的解决方案——聚醚多酯,或聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-并将普通花园玫瑰插条浸泡在其中。
在短短两天内,他们发现导电聚合物已被吸收到其静脉网络中,当他们去除茎基部的外部组织时,他们发现真正的聚合物线穿过玫瑰的互联网木质部网络。
通过将金电极和探针放置在玫瑰切口的末端和中间,该团队创建了一个功能齐全的晶体管。他们将其连接到外部电阻并成功地通过它:
伯格伦描述到新科学家 当他的团队之一 Eleni Stavrinidou 展示最终结果的那一刻。
“当埃莱妮向我展示这些美丽的显微镜照片时,我们立即明白:我们可以用它制作电路,”他说。 “性能、电线的形状都非常出色,令人难以置信。”
快进到今天,研究人员又向前迈进了一步。
他们成功地调整了聚合物溶液,使其能够自主地扩散到整个植物,包括叶子和花瓣,而不仅仅是之前实验中茎的局部区域。
这种名为 ETE-S 的新型凝胶不仅分散在切割的整个血管组织中,而且当它凝固成电线时,它们的电导率比以前的 e-Plant 中的电导率高出两个数量级,并保留了高电导率。植物几厘米范围内的电导率水平。
当他们观察玫瑰组织内部时,研究人员发现聚合物溶液已经渗透到其血管壁,位于细胞壁和质膜之间。
这使得他们能够通过沿着茎放置几个超级电容器(用于许多不同类型的电子产品以存储大量电能的强大组件),将电线网络变成功能齐全的电子设备。
为此,研究小组使用电线作为电极,并将它们之间的植物组织作为电极电解质分离器- 物理隔离电极以防止短路的渗透膜。
他们能够在重复的充电周期中运行 e-Plant,而不会损失任何效率。
“我们已经能够为玫瑰反复充电数百次,而设备的性能没有任何损失,”斯塔夫里尼杜在一份新闻声明中说道。
“我们所实现的能量存储水平与[传统]超级电容器处于同一数量级。该工厂无需对系统进行任何形式的优化,就有可能为我们的电力提供动力。离子泵例如,以及各种类型的传感器。”
研究人员的下一步是让这项技术在活的玫瑰中发挥作用——而不仅仅是插条——这样就可以真正实现在森林植被或蔬菜田里种植原始电子系统来收集能量的可能性。
这是对未来的一种奇妙或反乌托邦的看法,取决于你如何看待它,但这个电子工厂让我们更近了一步。
计算机科学家安德鲁·阿达马茨基 (Andrew Adamatzky) 一直在英国布里斯托尔机器人实验室对生菜幼苗施加电压,告诉新科学家2015年,“在很遥远的未来——无论是我们自己还是我们的孩子都不会看到这一点——我们可以在我们的花园里种植蔬菜计算机。”
该研究发表于美国国家科学院院刊。