中國智造:紙片大小的納米發電機,可以為心臟起搏器供電!
2017年9月11日的時候,一種獨特的醫阻發電機被我國的醫療隊伍研製出來了,這個以納米管為材料的新的醫阻設備,能夠便利地導進病人的身體之中,它的原理跟用水利生電類似,即通過血液流動時所自動生成的推動能來使微型的發電機在其中自己產生電力。
發電機的內部和外部都是由納米這種近年來流行的特殊材質製作而成,它的內部是一種能夠進行伸縮自如的材料,即流體纖維(FFNG),FFNG可以有序地封裝在納米管之中,這種管是具有電活性的。當FFNG的兩端都連接上電極以後,就可以沉浸在血管的血流之中。而此種發電機的物質與血液中的鹽和離子發生反應,會在相互接觸的地方產生雙層電子。這些雙層電子在納米管和它內部的FFNG材料之間上排列納米管內部表層產生負電荷,FFNG的表面帶著正電荷。
當血液在血管裡流動之時,血液中的負離子把電雙層吸引過來。但是因為納米管本身材質的特性,會使得這些電子難以遊過,因此會使得管內的電子聚集過多,無法形成均衡狀態,這就導致FFNG兩端之間形成電位差,導致電壓和電流的產生,而且還有個好處,就是這種發電機可以一直放在人體,為病人免去在人體中的醫阻設備更換電力供應的痛苦。
這個納米項目是由徐一帆進行主導負責的。早在2011年的時候,徐一帆從渦輪發電機中得到啟示,那個渦輪發電機植入人體的目的就是為靜脈血液流動產生推力,儘管這一理論非常奇異且有效,但是最終發電機還是沒能阻止血液凝結,它產生的血塊將血管堵塞,當時進行實驗的病人也因為心力衰竭而亡。
徐帆在後來的研究中發現,碳納米管可以有效解決這一問題,以此材料製作的發生器會避免產生血液凝塊的危險。後來在2015年的時候,徐一帆申報了國家項目,有了足夠的資金之後,就開始了納米技術應用到血管發電器的研發之中。
這種發電機因為是應用於人體內部的,所以手機電腦那麼大量的電可能滿足不了。雖然產生的電能小,但是由血液動能產生的電力可以提供其他醫阻設備,比如搭造在心臟的起搏的器械等等。
但是當前還沒有把此發電機投入到醫療之中,所以一切效果還是理論和模擬實驗上的,因此並不能保證實際效果。但是徐一帆似乎沒有打算投入病人中做實驗,他在採訪中說下一步要繼續研究碳納米管的性能和相應設計,以便完善當前的設備。