仿生“果冻电池”柔软可拉伸

科技日报记者 张佳欣

剑桥大学的研究人员从鳗鱼身上汲取灵感，开发一种柔软可拉伸的“果冻电池”。它可以自行修复，呈胶状，在不影响其导电性能的情况下，可以拉伸到原始长度的10倍以上。它可以自行修复，呈胶状，在不影响其导电性的情况下，可以拉伸到原始长度的10倍以上。“果冻电池”适用于可穿戴设备或软件机器人，还可以植入大脑、输送药物或治疗癫痫等疾病。最新一期《科学进步》杂志上发表了相关论文。

电鳗利用发电细胞给晕猎物打电话。由水凝胶制成的“果冻电池”，模仿电鳗的发电细胞，具有分层结构，能有效地输送电流，就像乐高粘在一起一样。

能够精确控制水凝胶的性质，并能模仿人体组织的特点，成为软体机器人和生物电子学的理想选择。但是对这种应用来说，材料需要兼具导电性和弹性。在传统上，当材料被拉伸时，导电性会下降，但是“果冻电池”打破了这种常规。

传统的电子产品使用电子作为电荷载体，而“果冻电池”则像电鳗一样使用离子携带电荷。

研究者指出，水凝胶通常是由电中性聚合物制成的，如果给它们充电，它们就会导电。这一次，通过调整每一块凝胶的盐成分，可使其粘稠，并通过挤压形成多层结构，从而提高其导电性能。

由于不同层间能形成可逆键，水凝胶之所以能牢牢地粘在一起。桶状分子葫芦脲是在这个过程中使用的，它们就像“分子手铐”。“分子手铐”提供的层间强粘合力使“果冻电池”能够拉伸，但不会导致层间分离。关键是导电性能不会损失。

因为“果冻电池”质地柔软，可以与人体组织紧密贴合，这使得它有望在未来用于生物医学植入物。研究人员表示，由于它们不含金属等刚性成分，水凝胶植入物不太可能被人体排斥或造成疤痕组织堆积。除柔软外，水凝胶也很坚韧。它们能在不变形的情况下承受压力，在损坏的情况下也能自行修复。

现在，研究人员正计划在实验中使用活体来测试这种“果冻电池”，以评估其在一系列医疗中的适用性。