“中国女篮你们有点出息吧!比赛赢了吗”

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昨晚结束的东京奥运会女篮预选赛中,中国女篮迎来小组赛最后一个对手韩国女篮。

比如把 Air-gen 纳入墙壁涂料支持家庭供电,或者开发独立的空气动力发电机,为电网供电。一旦我们的线材生产达到工业规模,我希望我们制造出能为可持续能源生产做出重大贡献的大型系统。

同时,这项新技术无污染、可再生、成本低,可以在诸如撒哈拉沙漠等湿度极低的地区发电,甚至可以在室内工作。论文作者之一 Jun Yao 也提到:

此外,研究人员表示,目前这一代的 Air-gen 设备能够为小型电子设备提供动力,他们希望这项发明能很快投入商用。他们下一步计划开发一个小型 Air-gen“贴片”,为健康和健身监测器、智能手表等电子可穿戴设备供电,减少其对传统电池的需求。他们还希望将 Air-gen 应用于手机,用户可以免去定期充电的麻烦。

雷锋网了解到,15 年前,该论文主要作者之一、微生物学家 Derek Lovley 发现,地杆菌能将电子从有机物质中转移到铁氧化物等金属类化合物中。实际上,许多细菌均可制造出蛋白质纳米线,将电子传递给其他细菌或其所处的环境中,也正是这样的电子转移形成了微小电流——可以说这一发现为研发 Air-gen 奠定了基础。

雷锋网(公众号:雷锋网)了解到,这种装置通过一种由细菌产生的天然蛋白质,利用空气中的水分即可成功发电,对可再生能源、气候变化及医学都可能产生重大影响。

比赛期间姚明也远赴现场督战女篮姑娘们。认真看看台上的姚明红着的双眼,是笑中带泪的。背负着重压的姚主席,终于露出了久违的笑容!而许指导那段训话,注定成为中国篮球历史的经典!

比赛一开始,中国女篮略显疲惫,未能打开局面,随后中国女篮稳固防守,打出高质量反击,在4-7落后的情况下连得6分,逐渐找到状态。

此刻的祖国,疫情正在肆虐。这何尝不是一种给国内的人们加油打气的方式?

本次奥运资格赛,女篮奥运会预选赛中战胜了西班牙女篮后,提前锁定东京奥运会入场劵。最后一场中国女篮把防守的强度做到了极致,最终用史诗级的胜利完美收官。女篮姑娘还”打哭了”姚明。

随后,他们经实验发现,当他们把纳米线放在一个湿度很低的环境中时,电流会显著减小。因此这说明:空气湿度促成了电子的释放。于是,研究团队将这一发现应用于 Air-gen 的研制中——其发电过程的驱动力正是薄膜暴露在空气中时膜内自然形成的湿度的梯度变化。

给许利民指导点赞,这要换男篮,就是另外一个故事了。

特殊时刻希望全国必胜,武汉必胜,最后,中国总冠军!!!

众所周知,目前常见的一些发电技术——例如太阳能电池、热电装置和机械发电机——对环境有一定的要求,其实这也就限制了它们持续发电的潜力。

次节,中国女篮越打越顺,一路稳扎稳打,将分差扩大至23分。韩国女篮并未放弃,开始追分。

值得一提的是,研究表明:当空气湿度为 45% 时,Air-gen 发电可以达到最好的效果。

 我们把大肠杆菌变成了蛋白质纳米线工厂,有了这种新的可伸缩工艺,蛋白质纳米线供应将不再是瓶颈。

再次恭喜中国女篮,谁说女子不如男?姑娘们好样的!

如下图所示,相对湿度约为 45% 时,在装置顶部覆盖保鲜膜,其连续电流输出将会被中断(黑色箭头),并将持续此状态(灰色区域)直至保鲜膜被移除。而在保鲜膜被移除那一刻,电流大小会返回到原始值(蓝色箭头)。

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基于此,上述研究团队从硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)中收获了蛋白质纳米线。

在中国男篮理论上失去了晋级东京奥运资格的情况下,中国篮球冲击东京奥运的重担就落在了中国女篮的身上。在这艰难时刻,中国女篮顶住了压力,成功取得东京奥运的入场券。

具体来讲,蛋白质纳米线薄膜的底部位于电极上,而仅覆盖部分纳米线薄膜的较小电极位于顶部。在两个电极间建立产生电流的条件的,正是与膜内纳米线之间的细孔耦合的蛋白质纳米线的电导率及化学性质。

你们还得在奥运会决赛后昂首向对手说:你们在打什么?胡来啊!

这只是基于蛋白质的电子设备新时代的开始。

空气湿度为 45% 时效果最佳

2018 年,该研究团队成员 Liu Xiaomeng 发现,有时孤立的纳米线会自发产生电流。后来,Liu Xiaomeng 及其导师 Yao Jun(论文另一主要作者)共同发现,当纳米线薄膜夹在两块充当电极的金薄片之间,可持续产生至少 20 小时的电流。

不过,该团队最终的目标是制造大规模系统。Jun Yao 表示:

第四节,中国女篮将分差扩大至40+,并在最后时刻交出满分答卷!中国女篮以100比60战胜韩国队,以三战全胜小组第一的战绩完美收官,昂首进军东京。

与此同时,为继续推进地杆菌的实际应用能力,Derek Lovley 及其团队最近还开发了一种新的微生物菌株,可以更快、更便宜地大量生产蛋白质纳米线:

中国女篮在前两场赢下英国与西班牙之后提前晋级东京奥运会。按理说这一场输了也照样晋级,但本场却毫不留情把韩国按在地上摩擦。

根据论文介绍,研究团队把从地杆菌中收获的蛋白质纳米线制成了薄膜装置 Air-gen,周围环境中便产生了连续的电力——在 7 微米厚的薄膜上产生约 0.5 伏的持续电压,电流密度约为每平方厘米 17 微安。若将多个薄膜装置连接起来,线性地放大电压和电流,即可向电子设备供电。

暂停时许指导怒批队员:“你们在打什么?你们在打什么?胡来啊!比赛赢了吗?你们有点出息!小农意识啊!”

与此同时,虽然基于空气中水分的发电技术为我们提供了一个新思路,但由于缺乏持续的转换机制,这种技术也只能产生间歇性的能量爆发,每次不超过 50 秒。

小组赛三连胜、进军东京奥运会、力克世界第三西班牙、40分历史最大分差痛击老对手韩国。女篮在四天时间里让我们收获感动,也鼓舞人心。

【雷锋网注:艺术化的装置概念图】

下图记录了装置连续发电超过两个月(1500 小时)的电压(黑色曲线)和环境相对湿度(蓝色曲线)。

正如上文所述,研究团队成员背景各不相同,因此这无疑是一次不同寻常的跨学科合作,在制造新能源的方向上迈进了重要一步。不过,正如 Jun Yao 所言:

所谓地杆菌,即地杆菌科细菌,是一种非常重要的异化 Fe(Ⅲ)还原菌,广泛分布于 Fe(Ⅲ)还原环境,比如淡水沉积物、有机物或重金属污染的地下水沉积层等,具有重要的生物修复功能。

比赛还真赢了!但是中国队,别以为你稳了!

我们实际上是在利用稀薄的空气发电,Air-gen 可以 24 小时不间断地生产清洁能源。这是蛋白质纳米线迄今为止最惊人、最令人兴奋的应用。

开启基于蛋白质的电子设备新时代

从地杆菌中收获蛋白质纳米线

下图是蛋白质纳米线装置的透射电子显微镜图像及其结构图。 

第二场大战西班牙的时候,甚至没有多少人会认为她们能够取胜。西班牙女篮一直是世界篮坛的顶尖强队。2016年奥运亚军、2018年世界杯季军和2019年欧锦赛冠军,目前世界排名第3,是仅次于美国和澳大利亚的强队。

中国女篮在第三节稍有放松,被连续追分,虽然依然领先24分,但主教练暴怒训话点醒队员。