真菌作為真核生物，長(zhǎng)期以來一直以其藥用潛力吸引著人類，同時(shí)在我們的日常生活中發(fā)揮著重要作用，無論是作為美食中的食物還是作為病原體。例如，菌絲體已經(jīng)在3D打印中用于制造揚(yáng)聲器或瓷磚等物體。因此這些微生物的用途非常廣泛。最近，Empa的研究人員強(qiáng)調(diào)了蘑菇的一項(xiàng)新能力：發(fā)電潛力。這些3D打印真菌電池可能代表著朝著可持續(xù)電力供應(yīng)邁出的重要一步！

作為Gebert Rüf Stiftung資助的一項(xiàng)為期三年的研究項(xiàng)目的一部分，研究人員開發(fā)出了一種由纖維素和木材制成的可生物降解的真菌電池，它通過電力而不是充電來運(yùn)行。雖然這種3D打印真菌電池產(chǎn)生的能量有限，但仍足以為溫度傳感器供電數(shù)天。這使得它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域或環(huán)境研究領(lǐng)域的應(yīng)用特別有前景，特別是為位于偏遠(yuǎn)地區(qū)的傳感器提供能源。

網(wǎng)格上印刷的電極包含電池陽極室中使用的蘑菇（圖片來源：Empa）

但是3D打印真菌電池是什么？它是由什么制成的？實(shí)際上，它并不是傳統(tǒng)的電池，而是微生物燃料電池。這意味著微生物和所有生物一樣，將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。微生物燃料電池利用微生物的新陳代謝，以電能的形式捕獲部分能量。此外，這種電池中使用的真菌發(fā)揮著互補(bǔ)的作用：在陽極有一種酵母菌，其新陳代謝會(huì)釋放電子，而在陰極有一種白腐真菌，可以產(chǎn)生一種特定的酶。然后這種酶捕獲電子并將其傳導(dǎo)出細(xì)胞。與傳統(tǒng)電池不同的是，這些蘑菇不是后來添加的，而是從一開始就是電池不可分割的一部分。

Empa研究員Carolina Reyes解釋道：“這是我們首次將兩種真菌結(jié)合在一起，創(chuàng)造出功能性燃料電池。”然后利用3D打印技術(shù)來制造這種真菌電池的組件。利用增材制造技術(shù)，研究人員能夠設(shè)計(jì)電極來優(yōu)化微生物獲取營養(yǎng)物質(zhì)的途徑。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，蘑菇被加入到印刷油墨中，這個(gè)過程非常復(fù)雜。

“找到一種可以讓蘑菇正常生長(zhǎng)的材料已經(jīng)很困難了?！按送?，墨水必須易于擠出而不會(huì)損壞細(xì)胞，當(dāng)然，它還必須具有導(dǎo)電性和可生物降解性，”纖維素和木材材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人古斯塔夫·尼斯特羅姆（Gustav Nystr?m）說。利用活體材料并結(jié)合微生物學(xué)、材料科學(xué)和電氣工程等不同領(lǐng)域是另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)?？_萊納·雷耶斯必須學(xué)習(xí)新技術(shù)并將其應(yīng)用于3D打印油墨。利用之前在3D打印生物材料方面的經(jīng)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種合適的纖維素基墨水，真菌也可以將其用作營養(yǎng)來源。這會(huì)導(dǎo)致電池在使用后性能下降。然而，理想的營養(yǎng)來源仍然是糖，必須補(bǔ)充給細(xì)胞。“真菌電池可以干燥儲(chǔ)存，只需添加水和營養(yǎng)物質(zhì)即可在現(xiàn)場(chǎng)激活，”卡羅萊納·雷耶斯說。

3D打印真菌電池的主要優(yōu)點(diǎn)是無毒性和可生物降解性，這為其未來在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用鋪平了道路。研究人員的目標(biāo)是提高電池的性能和壽命，同時(shí)探索使用其他類型的蘑菇。

編譯整理：3dnatives