
美國(guó)的科學(xué)家們正在研制一款可以溶解的電池,當(dāng)它暴露在光熱和液體之下時(shí),就會(huì)自動(dòng)溶解。
這款電池電壓2.5伏,可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)臺(tái)式的計(jì)算器工作15分鐘,并可以作為未來(lái)保障軍事機(jī)密的工具,同時(shí)可以用到環(huán)境監(jiān)測(cè)的儀器中。
美國(guó)愛(ài)荷華州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授雷扎-蒙塔扎米(RezaMontazami)表示,這是全球第一款具有實(shí)際意義的“瞬態(tài)電池”。瞬態(tài)電池是鋰離子電池的一種,最初的設(shè)計(jì)是為了醫(yī)療保健和環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用,由于在工作中能提供穩(wěn)定的性能輸出,之后還能自行降解,因此該技術(shù)也可以應(yīng)用在軍事機(jī)密情報(bào)等領(lǐng)域。
研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際高分子科學(xué)雜志上發(fā)表文章稱:“不同于傳統(tǒng)電子工程學(xué)將電池盡量設(shè)計(jì)得穩(wěn)定和性能持久,瞬態(tài)電子技術(shù)的核心特點(diǎn)之一,在于只能在預(yù)先設(shè)計(jì)好的時(shí)間段內(nèi)提供電能輸出,然后就會(huì)在水、光照等條件的觸發(fā)下自行溶解。”
蒙塔扎米的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的這款瞬態(tài)電池厚約1毫米、長(zhǎng)5毫米、寬6毫米,電壓是其他瞬態(tài)電池的兩倍多,溶解速度更是比此前的自毀型電池快1000倍以上。當(dāng)電池浸沒(méi)在水中時(shí),高分子材料先膨脹,然后點(diǎn)擊裂開(kāi)分離,最后整個(gè)電池被溶解,整個(gè)過(guò)程在30分鐘左右。不過(guò)這種瞬態(tài)電池與水后的溶解并不是100%的,因?yàn)殡姵貎?nèi)部的一些納米級(jí)粒子結(jié)構(gòu)不能完全溶解于水中。蒙塔扎米將這種技術(shù)稱為“物理化學(xué)混合式瞬態(tài)”。
蒙塔扎米坦言:“新研制的電池仍然面臨電壓低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造瞬態(tài)電壓難、一次成功率不高等問(wèn)題。”根據(jù)IEEE《光譜》報(bào)道,瞬態(tài)電子設(shè)備種類繁多,用途廣泛,但如果電源不是瞬態(tài)的,就不能稱為是真正意義上的瞬態(tài)設(shè)備。然而事實(shí)上,由于瞬態(tài)電池對(duì)于材料的要求很高,目前世界上做類似研究的團(tuán)隊(duì)并不多。
蒙塔扎米此前研究的概念驗(yàn)證項(xiàng)目,將電子元器件音質(zhì)在單層可降解高分子符合材料上,此次研制的瞬態(tài)電池由8層電路板構(gòu)成,陽(yáng)極和陰極的電解質(zhì)都被包在兩層聚乙烯醇材料中間。研究團(tuán)隊(duì)表示:“如果使用更大尺寸的電池就能夠提供更多電量。”他們建議,在需要高電量時(shí)可以采用多個(gè)小電池的組合。
目前的瞬態(tài)電池還不能應(yīng)用在人體內(nèi)溶解,因?yàn)樗杏卸驹劁嚕贿^(guò)研究人員正在研究電池如何能夠在人體內(nèi)無(wú)害地溶解,比如未來(lái)當(dāng)自毀型醫(yī)療設(shè)備植入人體后,無(wú)需通過(guò)手術(shù)取出。
此外,這種瞬態(tài)電池有助于環(huán)保。目前電池回收和處理是全球面臨的一個(gè)棘手的問(wèn)題,廢舊電池對(duì)于生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。來(lái)自伊利諾伊大學(xué)的研究人員正在研制可溶解電路板。“當(dāng)被置于垃圾填埋點(diǎn)之后,這些電路板就會(huì)在3至6個(gè)月間自行毀滅。”伊利諾伊大學(xué)教授約翰-羅杰斯(JohnRogers)表示。

