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细菌妙用荷兰大学研发细菌电池 续航达8小时

  

细菌妙用荷兰大学研发细菌电池 续航达8小时

  纳豆菌有着奇妙的特性,随着外部环境湿度的变化,它会吸水或者放水,由此还会造成自身体积的膨胀或收缩。王冠云说,团队中来自生物工程专业的成员发现,即使纳豆菌死去,其细胞内所含的一些生物质使这一特性仍可运作。 北卡州立大学的教授哈罗德?福雷曼,常年从事有机染料和色素的研究工作,他表示,兰德瑞恩团队的设想很伟大。现代染料产品通常依赖于硝酸一类的腐蚀性物质,而像这样的生物合成产物可能会使现代染料不再依赖腐蚀性物质。 团队制作的视频显示,当身体发热、出汗,这种生物合成材料就能作出响应,一片片像鳞片一样的皮瓣开始卷曲。当湿度继续上升,皮瓣会完全打开,达到最佳的透气性。王冠云表示,成功研发这件智能衣服使人们意识到,我们能够精确地校准生物材料的行为,它成为某种机器,而不是不可预知的生物体。 研究者发现饮用水并没有人们所认为的那样干净。在水处理厂或是管道中,细菌都在不断滋生。其中有千种不同的细菌,它们与水的成分以及水质有紧密的联系。有些细菌的存在证明水质存在问题,而有些细菌则可以净化水。 加州大学的多利?约翰逊认为他们的想法很有希望。越来越多的公司正开发生物合成技术,用于日用品化学中,这确实是一个很大的进步。生物合成产品,选它,准没错。 生物生产染料尚处于初级阶段,但如果它成功了,这将彻底改变我们的时装印染。 由此,团队得以将纳豆菌制成一种生物膜,并尝试与其他材料结合成全新的复合材料,以利用这种膨胀-收缩的性质。“研发过程并非一帆风顺,经过多次试验,我们找到了合适的材料——氨纶,并将生物膜多层印刷在上面。”因此,“细菌衣”实际上是由结合了纳豆菌细胞的氨纶制成的。 王冠云还承担了一部分设计工作。人们在视频中不仅看到会呼吸的衣服,还看到了吸水发生形变来提示茶叶状态的茶叶包、会张合的灯罩等,这些都来自王冠云这样的工业设计师的奇思妙想。早在2011年,王冠云和同学们一起设计的一种可伸缩的帽子,就夺得了德国红点设计大奖的“红点至尊奖”。这种帽子打开就是头顶储物篮,专为非洲、东南亚等地具有用头顶物习俗的人民设计。在位于浙大玉泉校区的创新设计工程实验室,王冠云把一串木质框架以螺旋状造型拼搭起来,巧妙地形成一个管道,代替常见的金属灯罩。富有创意的设计使新技术更快、更广地进入人们的日常生活。 此次研究中发现的这些细菌不仅对人体无害,而且它们可以净化水,保证饮水的饮用安全。研究者们将这次发现的细菌类比于肠道中有助于消化的细菌:“它们都是无害的,并且对人们有好处。”不过随着时间的迁移,这些细菌也会不断堆积,从而在管道内壁形成一层很薄的具有粘性的菌膜。 沾染了细菌的衣服随处可见,而用细菌制成的衣服却独此一家:美国麻省理工学院BioLogic(生物逻辑)团队制成一件智慧衣服,你流汗越多,它就相应地变得更透气,来为皮肤降温——这一功能是由衣服面料中的细菌实现的。介绍这一成果的视频不久前发布在网络上,获得了惊人的点击和转发量,人们称之为“会呼吸的衣服”、“第二皮肤”。 兰德瑞恩说:“我们开始考虑,有没有一种方法,可以让这种有色燃料素成为现代石油化工燃料的可行替代品呢?” 据报道,瑞典一大学最新研究显示,一杯水中大概含有1000万个可以提高水质的无害细菌。 王冠云说,团队成员使用“纳豆枯草芽孢杆菌”来制作这件神奇的衣服。在日本,这种细菌被大量用于发酵黄豆制成食品。“也就是说,这种细菌对人体是安全的。” 霹雳公司也尝试着将细菌染料用于服装印染。目前,霹雳公司正加大微生物染料在服装上的应用。在染衣服的时候,研究者会用加热的方法杀死细菌或者直接将细菌从衣服上洗去。 细菌电池的供电时间与太阳能发电系统相似,专家希望再加发展,令细菌电池的效能足以媲美锂电池,未来用作储藏可再生能源发电所得的电力。 这件由细菌制成的衣服向人们展示了一个全新的智能化前景:我们终将告别电机或马达,而改用活生生的生命体。它们能够对水分、温度等自然环境作出反应,潜藏着丰富的可能性,将带来目前许多产品无法实现的功能。澳门体育局局长潘永权一行到访冬运中心王冠云说,纳豆菌还可以和许多其他材料结合,拓展更多应用,不限于变形材料,比如制作能够监测雾霾并将其转化成养分的人造植物。 专家希望将来制成这种细菌电池,并配合太阳能、风能等可再生能源发电系统一同应用。 研究如何快速、批量化地制作纳豆菌生物膜并将其印刷在氨纶上,是王冠云承担的主要任务。加入团队前,王冠云已对3D打印技术颇为熟悉。“我主要负责开发了一套3D打印细胞平台,不仅提升了这种生物材料的制作精度,也大大提升了制作速度。”王冠云说,这套拓展了的3D打印平台也适用于其他材料的研究与制作。 在巴黎的霹雳公司实验室,托马斯·兰德瑞恩和他的联合创始人实现了这个他们三年前就有过的构想。当时他们想要制造一种细菌钢笔,只需要其中加入糖,就可以让细菌产出墨水。这种产品的核心就是可以产生蓝色素的南美链霉菌,现在兰德瑞恩和他的同事已经掌握如何提取色素并用色素写字的方法。 其中的一名研究者凯瑟琳·保罗说:“这样的研究在以前无法实现。现在有了类似DNA测序以及流式细胞术这样的先进技术,我们才得以发现水中的奥妙。”这些研究者期盼他们能够利用这些有利的细菌,控制水质,保证水体安全,进而不断改善人们的生活水平。 2013年,约翰逊在一个团队里研究通过基因工程使大肠杆菌产生靛青(牛仔裤的染料)的技术。像霹雳公司一样,约翰逊的团队也在寻找合成染料的替代品。合成染料是能源密集型产业,而且依赖于石油。约翰逊的同事,约翰?迪波尔正在继续研究,希望产品能商业化生产。 在实验室里产出一点点染料只是一个小小的试验,真正做到满足工业染色的需要才是真正的壮举。据了解,每年印染丁尼布所需要的合成靛青就有40,000吨之多。想要提高的细菌生产量,就意味着人们必须精确的了解细菌生长所需的条件,这样才能最大限度地提高产量。 细菌染料也不局限于工业使用,伦敦的科学家和设计师奈斯?奥黛丽?彻扎有一个项目,就是将细菌生产的染料用于印染织物的图案。她想把她的技术变成一个工艺,将她的艺术设想变成一系列科学的步骤,任何人都可以使用。 报道指出,瓦根尼罕大学与瓦赫宁恩大学合作研究的电池首次同时采用两种技术,首先是以细菌用电力合成醋酸盐,其后就再利用细菌把醋酸盐转化成电力。细菌电池充电16小时后,可提供8小时电力。 提起细菌,人们往往唯恐避之不及,但是近日,荷兰有两所大学的研究小组,公布了一种以细菌发电的电池系统。这种细菌电池的供电时间与太阳能发电系统相似,专家希望将来制成这种细菌电池,并配合太阳能、风能等可再生能源发电系统一同应用。 他的团队尝试在喷墨打印机中使用生物墨,并探索如何将其运用到纺织行业当中。通过多次探索,如提供不同种类的糖、改变温度或反应时间等(换句话说,就是改变微生物的生活环境),他们已掌握了控制墨水生产的方法,甚至可以诱导链霉菌和一些其他细菌产出红色、黄色、橙色和紫色的染料。 据外媒报道,电力供应对于现代社会非常重要,荷兰有两所大学的研究小组,最近在《环境科学及技术》专业期刊上,公布一种以细菌发电的电池系统。 是什么让你的衣服染上颜色?如今,人们通常用石油化工染料来给衣服染色。现在,法国的霹雳公司带来了一种全新的方式——用糖做为底物,在上面培养细菌产生染料。 如果要彻底替代石化染料,生物墨的生产必须非常高效,这样才能与当前印染的规模和成本相竞争。 许多染料是石化产品的混合物或有机色素,还有一些含有镉、铅等重金属混合物。像咱们常见的碳素中性笔的墨水就是石油燃烧后的产物。兰德瑞恩说:“我们正设想打造一个不用石化染料的未来。” 法国的一家公司正在研发一种可以产生墨水和染料的细菌,这意味着我们可能不再需要使用石油和有毒的化学物质合成染料。 这件神奇衣服的发明者是一个跨界整合、学科交叉的7人团队,其中有5位华人。日前,团队成员、浙江大学计算机学院博士研究生王冠云接受了采访。他所在的浙大创新设计工程实验室已经培养出一大批年轻的工业设计师,并孵化了“云造科技”等创客企业。

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