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蛋白质纳米线薄膜能够利用空气湿度发电。
《自然》杂志报道，美国马萨诸塞州大学阿姆赫斯特分校（UMA）电子工程师Jun Yao和微生物学家Derek Lovley等开发了一种“空气发电机”。该装置主要由地杆菌产生的导电蛋白质纳米线构成。空气源将电极和蛋白质纳米线连通，大气中的水蒸气即可产生电流。研究人员表示，这项新技术有望对可再生能源、气候变化和医学等领域的发展产生重大影响。Yao说：“实际上，我们是利用稀薄的空气发电。空气发电机可以全天候提供清洁能源。”
30多年来，Lovley一直致力于生物基先进电子材料的开发。他补充说：“这是迄今为止蛋白质纳米线最令人振奋的应用。”
Yao等开发的新技术是无污染、可再生和低成本的，它甚至能够在撒哈拉沙漠等极低湿度地区应用。Lovley认为，与太阳能和风能等可再生能源相比，空气发电机具有明显的优势——不受日照和风力条件限制，并且可以在室内工作。
空气发电机的结构非常简单，包括约10微米厚度的蛋白质纳米线薄膜以及微型电极。蛋白质纳米线的导电性、表面化学性质和良好孔隙度，为电流的产生创造了条件。
研究人员表示，空气发电机已经能够为小型电子设备提供动力，他们希望能尽快将这项技术推向商业化。
下一阶段，他们计划开发一种微型的空气发电机贴片，为健康监测器和智能手表等可穿戴电子设备供能。此外，研究人员还希望开发出适用于手机的空气发电装置，以消除“充电续航焦虑”。
Yao说：“我们的终极目标是制造大规模的发电系统。例如，将这项技术融合到建筑物墙面漆中，可以为家庭提供清洁电能。只要我们能够具备工业规模的蛋白质纳米线生产能力，就能为可持续能源行业作出重大贡献。”
为了提高地杆菌的生物学性能，Lovley实验室最近培养出了新的微生物菌株，能够更迅速、更廉价地大批量生产蛋白质纳米线。他说：“在新工艺的支持下，我们将地杆菌变成了蛋白质纳米线工厂。由此，蛋白质纳米线的生产将不再是制约该技术深度开发的瓶颈。”
Yao等认为，空气发电机的设计反映了跨学科合作的重要性。30多年前，Lovley在波托马克河边的淤泥中发现了地杆菌。后来，他的团队发现其具有产生导电蛋白质纳米线的能力。Yao在加入UMA之前，曾在哈佛大学从事了多年的硅纳米线电子器件研究工作。两人专业的结合，最终促成了空气发电机的诞生。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：林芳
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/uoma-ngt021220.php
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