北京
一种新型湿气驱动电池可拉伸、能为可穿戴设备供电，并在遭到篡改时可销毁电子设备。
莱斯大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种可拉伸电池，它从空气中吸收水分来发电，无需传统的液体电解质，就能为可穿戴设备和物联网设备供电。
这种湿气激活电池采用镁阳极、银/氯化银阴极，以及浸渍有氯化锂盐的纤维素膜。薄膜从周围空气中吸收水分，溶解盐分形成电解质，从而使电池产生电流。
由于电池在密封包装内保持非活性状态，因此可以长时间储存后再使用。研究人员表示，该设计还去除了传统电池中常见的有毒且易燃的电解质。
研究团队证明，这种电池即使在低湿度环境中也能工作，因此适用于从可穿戴健康监测器、微型机器人到远程传感器等一系列应用场景。
由湿气驱动
“我们的电池消除了有毒且易燃的电解质，因为它本质上是用盐水运行的，”北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程助理教授、论文共同通讯作者阿迈·班多德卡说。“而且，由于它只有在暴露于环境空气时才会被激活，因此在密封包装内一直保持非活性状态，从而拥有更长的保质期。”
与许多依赖蛇形电连接的可拉伸电池不同，这种新设计从穿山甲身上获得灵感。电池采用重叠的鳞片状结构，最大限度地减少了拉伸时产生的空隙，有助于在弯曲、扭曲或拉伸时保持能量密度。
“力学在使这些电池既具有可拉伸性又实用方面发挥着核心作用，”莱斯大学机械工程助理教授、论文共同通讯作者劳德尔·阿维拉说。“我们的建模揭示了仿生堆叠和可拉伸互连器如何在整个电池中重新分布变形，在弯曲、扭曲和拉伸下保持性能，同时最大限度地减少通常会降低能量密度的空隙。”
研究人员使用该电池为一个无线蓝牙血氧仪供电长达30小时，性能与类似设备中使用的传统电池相当。
内置自毁功能
除了供电之外，研究人员还集成了一种湿气触发的“自毁开关”，用于在设备遭到篡改时销毁电子设备。
该机制将干燥的铝粉和碘粉混合物储存在一个密封隔间内。如果有人试图打开或移除设备，隔间就会被破坏，使收集到的湿气接触到这些化学物质。由此产生的反应会释放出足够的热量，将设备吞没在火焰中并销毁其电子器件。
作为概念验证，研究人员将该系统集成到一个无线气体传感器中。整个设备，包括其嵌入的CMOS电子器件，在激活后三分钟内便被销毁。
“这种电池远不止是学术上的概念验证；它是一种实用能源，能够为日常物联网和医疗设备供电，”北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程助理教授、论文共同通讯作者亚伯拉罕·巴斯克斯-瓜尔达多说。“这样的性能水平证明，该电池技术已准备好为全新一代电子设备和应用供电。”
研究人员还指出，这种电池重量轻、具有生物相容性、可生物降解，并且采用无毒材料设计，使其成为柔性电子设备和一次性医疗器械中锂离子电池的潜在替代品。
该研究发表在《科学进展》期刊上。
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