[新聞] 交大正妹教授新奇研究! 用洋菜開發可以
交大正妹教授新奇研究! 蘋果
用洋菜開發可以吃的電池登國際期刊 許敏溶
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電池竟然可以吃!近年兒童誤食鈕釦電池個案頻傳,小
小一顆電池隱藏殺傷力,交通大學正妹教授林子恩帶領
研究團隊,用常添加在果凍的原料「洋菜膠」開發可食
用電池,並利用牙齒咬合的摩擦原理發電,實驗結果證
實 30 分鐘內可抑制 90% 的大腸桿菌,後續研究盼電
力殺死口腔或消化道的細菌和病毒,雖離實用有段距離
,但已為可食用電池開啟一扇門。
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交大生醫工程所助理教授林子恩外型亮眼,從小就是學
霸,從桃園武陵高中畢業後,一路攻讀台大生化科技系
、化學系碩士,出國深造取得瑞士洛桑聯邦理工學院(
EPFL)化學與化工博士,2018年還從眾多競爭者中脫穎
而出,成為科技部「愛因斯坦培植計畫」得主。
◆開發水凝膠電池 拿果凍、優酪乳的添加物做實驗
從兒童誤食鈕釦電池個案頻傳發想出此新奇點子,林子
恩和清華大學醫工所副教授林宗宏、台灣科技大學化工
系副教授葉禮賢合作,共同開發一種可食用的水凝膠電
池,研究成果榮登國際能源領域頂尖期刊之一《Nano
Energy》。
林子恩表示,一般電池都含電解液或重金屬等有毒物質
,研究團隊開發的水凝膠電池,是利用鹽類濃度差的能
量來發電,不含有毒物,葉禮賢教授是此領域頂尖專家
。
她說,研究團隊利用多孔性的瓊脂糖膠體,分別吸附高
鹽度水與低鹽度水,中間以結蘭膠(合法食品添加物,
常添加在優酪乳中)當作陽離子選擇膜,隔開兩塊瓊脂
糖膠體,而瓊脂糖就是俗稱「洋菜膠」,也是果凍裡經
常添加的原料之一。
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◆用電鰻霹靂放電原理發電 缺點是電力不持久
林子恩陳述發電原理,陽離子會從高鹽度的膠體,透過
離子選擇膜擴散到低濃度膠體,而陰離子較難通過陽離
子選擇膜,利用這樣電位差發電。
她舉例,自然界也可見利用陰陽離子分離方法儲存電位
,最有名例子就是電鰻,一隻小小的電鰻可以產生 600
伏特左右電壓,遠高於台灣插座的 110伏特,足以電死
一個人,甚至一匹馬,像是卡通皮卡丘的「十萬伏特」
絕招,其靈感也是來自於電鰻。
為什麼電鰻這麼神奇?林子恩解釋說,電鰻的肌肉細胞
非常特別,每個肌肉細胞內外都有些微的陰陽離子濃度
差,使每個發電細胞可產生一個小小電壓,就像一個微
小電池一樣,當這些細胞串聯在一起,透過中樞神經指
揮,神經層出現極化逆轉而產生電流來電極獵物,缺點
就如同水凝膠電池一樣,產生電力較不持久。
◆發電機裝牙套咬合摩擦充電 就像梳頭髮、穿毛衣產
生靜電
為解決電力不持久問題,林子恩團隊提出利用「磨擦式
奈米發電機(TENG)」將電池進行充電。
團隊專攻奈米發電機的林宗宏教授說,摩擦起電效應(
Triboelectric effect)指的是兩種不同材料經過磨擦
接觸後,表面開始帶靜電現象,在日常生活如梳頭髮、
穿毛衣都會出現這種惱人現象,故研究團隊將磨擦式奈
米發電機裝在牙套上,利用上下顎咬合的力量幫電池充
電,彌補電池放電時間太短而電力不足的缺點。
林子恩指出,這種可食用電池經過體外實驗,30分鐘內
可抑制 90% 的大腸桿菌,研究團隊目前致力於將電池
置入口腔中,未來目標是利用電力殺死口腔中或消化道
中的細菌,甚至是病毒,或對神經進行電刺激。
研究團隊的可食用電池主題更得到經濟部舉辦的「搶先
大賽」的科學創意比賽中獲得佳績,雖然距離實際應用
可能還有一段距離,但此研究已經為可食用電池開啟一
扇門。(許敏溶/台北報導)
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