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裝有可生物降解碳電極的小紙片制成的裝置可檢測(cè)水中有毒化合物，且價(jià)格低廉、可持續(xù)循環(huán)利用。

飲用水的安全是人類的基本權(quán)利，同時(shí)也是建立平等和消除貧困的必要條件，因此保障飲用水的安全已經(jīng)成為了聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之一。然而，在世界上一些最貧窮的國家，人們每天都在消耗骯臟的、容易引起疾病的水，而且缺乏易于部署和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的水質(zhì)檢測(cè)工具。

受試驗(yàn)石蕊試紙的簡單性的啟發(fā)-巴斯水資源創(chuàng)新與研究中心（WRIC @ Bath）和可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心（CSCT）的跨學(xué)科研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新微生物燃料電池（MFC），這種電池通過將導(dǎo)電墨水中的可生物降解碳電極絲網(wǎng)印刷到單張紙上而獲得。

MFC使用附著在碳電極上的“電”細(xì)菌產(chǎn)生電信號(hào)這一自然生物過程。當(dāng)細(xì)菌處于被污染的水中時(shí)，它就會(huì)發(fā)出這是不安全的水的用于警告的異樣電信號(hào)。研究人員將他們的MFC作為概念驗(yàn)證試驗(yàn)，作為傳感器來探測(cè)水中生物活化物質(zhì)（如甲醛）的含量。

研究人員在《生物傳感器和生物電子學(xué)》雜志上發(fā)表的論文中寫道：“由于紙張基質(zhì)本身就是兩個(gè)電極之間的隔膜，所以它無膜。此外，由于毛細(xì)管壓力產(chǎn)生的自動(dòng)微流體可以通過改變紙張結(jié)構(gòu)來操縱，從而可以調(diào)節(jié)設(shè)備的性能，因此不需要樣品泵送。

人們希望該設(shè)備能夠?yàn)槭澜缟献钬毟F的一些國家提供低成本、簡單和快速的檢測(cè)水源的方法。每臺(tái)設(shè)備的成本預(yù)計(jì)不超過1英鎊，紙傳感器是由可生物降解的組件制成的，因此它也是環(huán)保的，不會(huì)留下任何金屬殘留物。設(shè)備重量不到一克，所以也方便使用和運(yùn)輸。

研究人員目前正在研究一種將傳感器和電子設(shè)備連接起來的方法，例如通過無線發(fā)射器將傳感器連接到手機(jī)上，從而快速、方便地識(shí)別供水是否安全。該研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，他們可以通過將兩個(gè)連續(xù)的MFCs  并聯(lián)在一起來增強(qiáng)傳感器的性能。

研究的主要作者WIRC @ Bath和 CSCT的Mirella Di Lorenzo博士說：“這項(xiàng)工作可能會(huì)是在水使用點(diǎn)測(cè)試水安全性的革命性突破，因?yàn)檫@項(xiàng)設(shè)備不僅是綠色的、易于操作的和快速的，而且對(duì)所有人都是負(fù)擔(dān)得起的?！?/span>

她補(bǔ)充道：“這種類型的研究將會(huì)產(chǎn)生顯著的積極影響，特別是對(duì)那些甚至連最基本的測(cè)試工具都難以獲取的區(qū)域時(shí)十分有利的。這個(gè)裝置是幫助世界實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國呼吁確保獲得安全飲用水和衛(wèi)生設(shè)施作為一項(xiàng)人權(quán)的一小步”

它可以作為科學(xué)家們和工程師們是如何緊密合作開發(fā)對(duì)人類生活產(chǎn)生積極影響的設(shè)備的一個(gè)很好的例子——我們?cè)O(shè)計(jì)出這些促進(jìn)這些設(shè)備需要的材料，然后工程師伙伴們?cè)O(shè)計(jì)出這些設(shè)備。

來源：新材料技術(shù)前沿

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