纸电池正在驱动一个闹钟。图片来源：Alexandre Poulin
本报讯 在纸上加点水，这张纸就可以变成一次性电池。研究者认为，该电池可以被用于驱动各种低功率、一次性可丢弃的电子器件，例如追踪物品的智能标签、环境传感器和医学诊断设备，同时在使用中将环境影响降到最低。相关研究成果近日发表于《科学报告》。
瑞士联邦材料测试与开发研究所研究人员设计的这种电池，主要由一个1平方厘米的电池单元组成，还包含3种印在长方形纸带上的油墨。纸带上分布着氯化钠，纸带较短端浸了蜡。含有石墨薄片的油墨印制在纸带一面，作为电池组正极；含有锌粉的油墨印制在纸带的另一面，作为电池组负极。这种油墨将电池组正负极和两根电线连接起来，电线位于有蜡的那端。
加上一点水，纸带上的盐会溶解，释放出带电离子。这些离子在纸带上弥散激活电池组，让电池组负极油墨中的锌释放电子。连在电子设备上的电线能接通电路，让电子经过含石墨和炭黑的油墨、电线和设备，从负极转移到正极（含石墨的油墨），并在那里被转移到周围的氧气里。这些反应产生的电流可用于驱动设备。
为展示这种电池驱动低功率电子器件的能力，研究者把两个电池单元结合成一个电池组，用它驱动一个有液晶显示器的闹钟。对电池组的性能分析显示，加入两滴水，电池组会在20秒内激活。当不连接耗能设备的时候，电池组能达到稳定的1.2伏，一个标准AA碱性蓄电池的电压是1.5伏。1小时后，电池组性能因为纸张干燥而迅速下降。但是再滴两滴水，该电池组能再维持稳定的0.5伏工作电压达1个小时以上。
研究者提出，纸张和锌的生物可降解性，使这种电池能够最大程度减少可丢弃、低功率电子器件带来的环境影响。他们认为，通过在油墨中使用较少的锌，这种电池的可持续性还可以进一步改进，这也会使电池产生的电流得到精确控制。（冯维维）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41598-022-15900-5
