将可食用的蘑菇,光合细菌,3D打印和纳米技术结合在一个包装中,会得到什么?一种太阳能供电的仿生真菌,指出一个Phys.org制品,其可产生可用的电力。
这是科学怪人的怪兽,是史蒂文斯理工学院(Stevens)研究人员的心血结晶。他们使用3D打印机创建了蓝细菌簇和基于石墨烯的纳米带,然后将它们嫁接到了白色的纽扣蘑菇上。
所得的动物-矿物质-植物杂种可以通过其蓝细菌吸收阳光,并通过光合作用将其转化为能量。电由纳米带收集,以后可以提取。
据史蒂文斯研究人员称,仿生蘑菇演示了如何利用细胞的自然过程。即使这些电池来自不同的来源,正确的组合也可以产生有用的效果,例如太阳能。
史蒂文斯研究人员Manu Mannoor说:“在这种情况下,我们的系统-仿生蘑菇-产生了电能。”“通过将能够发电的蓝细菌与能够收集电流的纳米级材料整合在一起,我们能够更好地利用两者的独特特性,增强它们的特性,并创建一个全新的功能仿生系统。”(相关:蘑菇类产品很快就会取代皮革,布料,甚至是砖头。)
敏感的蓝细菌可以称白蘑菇为“家”
专家对蓝细菌通过光合作用发电的能力感兴趣。但是,这些细菌在人工环境中很快死亡,因此很难在几天以上的时间内利用其发电能力。
白色的白蘑菇恰好可以容纳大量的活微生物。曼诺尔和他的团队决定评估真菌对移植蓝藻种群的支持能力。
他们将蓝细菌细胞移植到了一个活的白色纽扣蘑菇的帽子,一个死蘑菇和一个硅基质上。在实验结束时,他们报告说,这种细菌在活蘑菇上存活的时间最长,而在其他蘑菇上的存活时间则比其他细菌长几天。
史蒂文斯研究人员Sudeep Joshi解释说,白蘑菇有足够的水分和营养成分,并且具有适当的pH和温度,可以作为挑剔的蓝细菌的好客环境。他将蘑菇底物和微生物的结合体描述为真菌和细菌界代表之间的人为共生。
仿生蘑菇拥有光合细菌和石墨烯纳米技术
将白色纽扣蘑菇转变成仿生仿制品的过程始于3D打印机,将“电子墨水”网络盖在盖子上。导电墨水由石墨烯纳米带制成,探测蓝细菌的膜并收集微生物内部产生的生物电子。
然后3D打印机在蘑菇帽上添加了螺旋形的“生物墨水”图案。这种墨水包含蓝细菌,并且其分支网络与电子墨水的早期印刷图案相交。细菌产生的电子将离开其膜,并穿过与生物墨水相交的石墨烯纳米带。
为了测试该系统的有效性,史蒂文斯研究人员向仿生蘑菇照亮了光线。他们报告说,光触发了蓝细菌的光合作用,并且电子墨水能够引导产生的电流。
此外,蓝细菌表明,它们的电输出取决于它们的密度及其在墨水上的排列。细菌聚集得越紧密,它们产生的电力就越多。
在3D打印技术出现之前,曾用移液管将细菌排成紧凑的团块。如今,一台3D打印机可以打印出密集的蓝细菌簇,它们产生的功率是传统铸造技术的八倍。