2025年高考物理“病毒”打造高性能電池

　　“病毒”打造高性能電池

　　在生活中，你肯定聽說過病毒，也常常見到或使用過這種或那種電池，但是，要讓你把兩者關聯起來，恐怕感到茫然。如果有人告訴你，未來有種高性能電池中帶有病毒，那么你無疑會流露出十分驚訝的表情。是的，帶病毒的電池，這不是科幻，而是有望在未來面向市場的科研成果。

　　根據美國麻省理工學院發布的消息，該學院的研究人員利用基因工程病毒，首次研制成功“病毒”電池。研究小組負責人、學院材料科學家安吉拉－貝爾徹表示，新的基因工程病毒電池與目前市場上流行的先進的用于驅動混合動力汽車的充電電池不僅在儲能和動力性能上沒有差異，而且它們還可以用來為眾多的小型便攜式電器提供電能。

　　在傳統的鋰離子電池中，鋰離子通常在由石墨構成的負極和由氧化鈷或鋰鐵磷酸鹽構成的正極間流動。需要說明的是，新的“病毒”電池并不是說用基因工程病毒來產生電能，而是利用它們制作出更理想的電池正極和負極，從而提高了電池的性能。

　　早在3年前，貝爾徹率領的研究小組就曾發表文章說，他們培育出一種基因工程病毒，該病毒能夠通過將自身鍍涂在氧化鈷和黃金上或自行組成納米導線的方式形成電池陽極。

　　貝爾徹表示，在最新完成的研究工作中，研究小組集中精力制作高強度的陰極以便與過去制作出的陽極配對。相比陽極而言，陰極制作起來要困難得多，其原因是陰極必須是快速電極，并具有極高的導電能力。現實的情況則是多數制作陰極的材料卻屬于絕緣體。

　　為獲得高導電能力的陰極，包括學院材料科學教授戈爾布蘭德－賽德和化學工程副教授邁克爾?斯遄諾在內的研究人員先將基因工程病毒鍍涂到磷酸鐵材料上，然后讓病毒“抓住”碳納米管，從而形成了高導電材料網。

　　研究人員利用的病毒名為噬菌體(bacteriophage)，它是一種常見的能夠感染細菌但對人體無害的病毒，且能夠識別并附著于某些特定的材料(如本次研究中的碳納米管)上。借助經過基因工程處理的噬菌體，人們在磷酸鐵納米導線表面組合成導電的碳納米管網。電子沿著碳納米管網行進，滲透到電極，快速傳遞能量。

　　研究小組發現，加進碳納米管后，陰極的重量沒有太大的變化，但導電性卻大幅度提高。在實驗室的測試中，安裝了新陰極材料的電池在不失去電容量的同時，其充電和放電速度提高了至少100倍。與目前的鋰離子電池相比，其充電周期要略少些，但是研究人員期望今后新電池的壽命會更長。

　　目前，新電池的原型如同人們常見的紐扣電池。不過，由于利用了新的技術，研究人員有能力制造出重量極輕且韌性好的“病毒”電池，能滿足各種不同電池座對其形狀的要求。此外，生產含有基因工程病毒的新電池的工藝既經濟又有利于環境保護，其原因是“病毒”電池的合成溫度在室溫或室溫以下，同時又不需使用有害的有機溶劑，且用于電池的材料沒有毒性。

　　不久前，麻省理工學院院長蘇珊?霍克菲爾德攜帶原型電池出現在白宮新聞發布會上。在白宮，她和奧巴馬總統就政府資助先進的新清潔能源技術問題進行了交談。

　　貝爾徹表示，至今，研究人員向人們展示的是他們能給電池安裝利用了基因工程病毒的納米級導線。研究小組計劃利用具有更高電壓和容量的材料(如磷酸錳和磷酸鎳)來開發更好的電池。她說，一旦下代“病毒”電池成型，他們將利用新技術對新電池進行商業化生產。

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