Empa研究人員已經生產出一種 3D 打印的可生物降解真菌電池。據報道，這種活體電池可以為偏遠地區的農業或研究傳感器供電。一旦完成工作，它就會從內部自我消化。
△在材料科學領域，真菌的研究仍不夠充分。圖片來源：Empa
作為一項為期三年的研究項目的一部分（項目由 Gebert Rüf Stiftung 資助，屬于微生物資助計劃的一部分），來自 Empa 纖維素和木材材料實驗室的研究人員開發了一種功能齊全的真菌電池。活細胞不會產生大量電能，但足以為溫度傳感器供電數天。此類傳感器用于農業或環境研究。與傳統電池不同，真菌電池的最大優勢在于它們完全無毒且可生物降解。
嚴格來說，這種真菌生物“電池”不屬于傳統電池，而是所謂的微生物燃料電池。與所有生物一樣，微生物將營養物質轉化為能量。微生物燃料電池利用這種新陳代謝，將部分能量捕獲為電能。到目前為止，它們主要由細菌提供動力。Empa 研究員 Carolina Reyes 說道：“我們首次將兩種真菌結合在一起，創造出一個功能齊全的燃料電池。”兩種真菌的新陳代謝相互補充——酵母菌的新陳代謝在陽極側釋放電子。陰極上生長著一種白腐真菌，它會產生一種特殊的酶——使電子被捕獲并傳導出細胞。
△打印網格電池陽極室中含有真菌。圖片來源：Empa
真菌并非“植入”電池，而是從一開始就是電池不可分割的一部分。真菌電池的組件采用 3D 打印技術制造。這使得研究人員能夠以某種方式構造電極，使微生物能夠盡可能輕松地獲取營養物質。為此，將真菌細胞混入打印油墨中。
纖維素和木材材料實驗室負責人古斯塔夫·尼斯特羅姆 (Gustav Nystr?m) 說道：“找到一種能讓真菌良好生長的材料已經夠難了。但墨水還必須易于擠出，且不會殺死細胞——當然，我們希望它具有導電性和可生物降解性。”
得益于實驗室在3D 打印軟生物基材料方面的豐富經驗，研究人員能夠生產出一種以纖維素為基礎的合適墨水。真菌細胞甚至可以使用纖維素作為營養物——幫助在使用后分解電池。然而，它們首選的營養來源是簡單的糖，這些糖被添加到電池中。雷耶斯說：“你可以將真菌電池儲存在干燥狀態下，只需添加水和營養物即可在現場激活它們。”
盡管這些頑強的真菌能夠經受住這種干燥階段，但使用活體材料對研究人員來說仍是一個挑戰。這個跨學科項目結合了微生物學、材料科學和電氣工程。為了表征真菌電池，訓練有素的微生物學家雷耶斯不僅必須學習電化學技術，還必須將它們應用于3D 打印油墨。
研究人員現在計劃讓真菌電池更強大、更耐用，并尋找其他適合供電的真菌。雷耶斯和尼斯特羅姆說：“真菌的研究和利用仍然不足，特別是在材料科學領域。”
來源：南極熊
