利用病毒“自我更新”和“自我组装”机能制作更小电池

　　“病毒电池”性能或可强10倍

　　这几天的一条消息也许改变未来人们的生活。烟草花叶病毒(TMV)也许能让苹果最新的MacBook Air电脑的待机时间延长至1个月，而你带着手中的iPhone4出差2个星期都不需要充电一次。一直困扰着便携式信息设备制造商的电池问题也许很快会得到解决。

　　病毒一直以来有着非常不好的名声。病毒的一个最大的能力就是能迅速地、精确地大量复制自己。这对被寄生的动物和植物来说都是一个巨大的灾难。但由雷扎·高得西教授领导，美国马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院和农业与自然资源学院的两个联合研究小组，正在掀开病毒工程新篇章：利用病毒的“自我更新”和“自我组装”机能，建立一个更小、更有力和更有效率的电池和燃料电池时代。

　　烟草花叶病毒，一种呈现出棒状和刚性的病毒，在电子显微镜下看起来有点像根意大利面条，它不仅感染烟草，也能够摧毁番茄、辣椒等植物的茎叶。不过，科学家在实验室里发现，完全可以利用它的特点，用来制造更小的锂电池组件。他们可以通过修改并绑定烟草花叶病毒杆的排列方式，使其垂直于金属电极的表面，排列成任何图案。然后，这些病毒杆所构成的新电池“外衣”可以参与到电池的电化学反应中去，通过电流收集以供使用。

　　因此，研究者发现现在可以海量增加电极的表面积，以达到增加储电能力的目的，电池的快速放电/充电次数也大大增加。当然，为了防止烟草花叶病毒在电池丢弃时造成污染，研究者对其作了惰性化处理，使其对环境的影响降到了最小。这种新的“病毒电池”的实验结果显示比普通锂电池储存能力大了10倍。

　　对于现在受制于电池容量的便携式电子设备来说，这绝对是个福音。这一技术对于越来越多的集成微系统设备提供了支持，比如无线传感器网络的组建。微系统正如其名要做得非常小，往往是毫米级和亚毫米级，才能大量地部署在需要遥控信息指挥的环境中去，比如安全领域、农业、环境监测等等。以往制约微小系统的关键技术就是电源，很难把电池做得足够小，同时还要保持输出能力。

　　烟草花叶病毒的纳米结构是建造电池电极棒模板的理想参考形状，连大小都很合适。烟草花叶病毒的自我复制和自我重组能力非常有序，这对稳定提升电池的储存能力非常重要，而且它能通过重组被直接结合在电极的表面，制作出的电池会比传统的组件更轻、更强，也更便宜。

　　此次制造“病毒电池”试验板前后有三个步骤。首先是修改和影响烟草花叶病毒，其次是将准备好的病毒“种植”在金属板上，病毒会长在纳米级的电极棒上，最后将覆盖好病毒的电池电极棒组合成成品电池。

　　本报记者 陈韶旭