德克薩斯農(nóng)工大學(xué)一支研究團(tuán)隊(duì)利用天然聚合物開發(fā)出一種可生物降解的電池，該成果發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）。團(tuán)隊(duì)成員包括杰出化學(xué)教授凱倫·伍利博士和化學(xué)工程教授喬迪·盧特肯豪斯博士。

　　過(guò)去15年，伍利在文理學(xué)院的研究小組一直致力于用天然產(chǎn)品構(gòu)建可持續(xù)和可降解的塑料材料，工程學(xué)院負(fù)責(zé)研究的副院長(zhǎng)盧特肯豪斯則一直利用有機(jī)材料設(shè)計(jì)更好的電池。她提議合作，將伍利的天然聚合物與自身電池專業(yè)知識(shí)相結(jié)合。盧特肯豪斯稱，團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)更安全、更靈活的電池材料感興趣，伍利實(shí)驗(yàn)室開發(fā)天然來(lái)源聚合物為性能良好且可安全消失的電池打開了新大門。

　　這種新材料由自然界中的兩種關(guān)鍵成分制成，即核黃素（維生素B2）和L-谷氨酸（有助于人體蛋白質(zhì)合成的氨基酸）。這些成分由應(yīng)屆博士畢業(yè)生李世國(guó)發(fā)現(xiàn)，他旨在提高有機(jī)聚合物電池中生物可再生構(gòu)件含量，開發(fā)出將分子構(gòu)件連接成多肽鏈狀結(jié)構(gòu)的合成方法。該材料具有氧化還原活性，可獲得和失去電子，這正是電池儲(chǔ)存和釋放能量的方式，其中核黃素負(fù)責(zé)處理能量，多肽提供結(jié)構(gòu)并幫助材料自然分解。

　　與傳統(tǒng)依賴金屬和石化產(chǎn)品的鋰離子電池不同，這種新材料完全來(lái)自可再生生物資源，能在接觸水或酶時(shí)安全降解，是減少電池浪費(fèi)的有前景方案，尤其在電池?zé)o法妥善回收的情況下。伍利表示，即便人們努力回收電池，若沒有積極收集處理，電池也應(yīng)能自然分解并釋放無(wú)毒降解產(chǎn)物。

　　實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，該材料適合用作電池陽(yáng)極，且對(duì)成纖維細(xì)胞無(wú)毒。伍利稱，若材料用于植入式或可穿戴設(shè)備，細(xì)胞相容性可能很重要。盧特肯豪斯表示，考慮到材料天然來(lái)源，其性能結(jié)果令人鼓舞，該材料電化學(xué)行為與合成非可持續(xù)聚合物材料相當(dāng)，表明不必為可持續(xù)性犧牲性能。

　　研究人員稱，這種以終為始的設(shè)計(jì)理念是構(gòu)建更可持續(xù)未來(lái)的關(guān)鍵，材料被設(shè)計(jì)為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一部分，可重復(fù)利用、回收利用或安全回歸自然。伍利稱，實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的每一種合成材料都有實(shí)現(xiàn)功能和目的的階段，能進(jìn)行物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化，極端情況下電池甚至可食用。

　　目前，團(tuán)隊(duì)正致力于提高材料性能并降低成本，當(dāng)前制造材料的化學(xué)工藝成本過(guò)高，無(wú)法用于商業(yè)用途。伍利稱，提高績(jī)效并開發(fā)盈利流程可能需要5到10年。

　　研究人員還表示，該項(xiàng)目中德克薩斯A&M大學(xué)不同學(xué)科間的合作令人興奮。伍利稱，作為化學(xué)家，最激動(dòng)的時(shí)刻是盧特肯豪斯教授的實(shí)驗(yàn)室證明材料可制成可用電池系統(tǒng)，證實(shí)了策略有望推進(jìn)。盧特肯豪斯補(bǔ)充道，看到材料組合成可用電池是重要里程碑，驗(yàn)證了概念并為未來(lái)發(fā)展指明方向。

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