网格印刷电极包含电池阳极室中使用的真菌。图片来源：Empa

需要喂养而不是充电的电池？这正是瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）研究人员利用3D打印的可生物降解真菌电池所实现的。这种活电池可以为偏远地区的农业或研究传感器供电。一旦完成工作，它就会从内部自我消化。这项研究发表在《美国化学学会可持续化学与工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）杂志上。

真菌与动物的关系比与植物的关系更为密切，种类繁多。从可食用的蘑菇到霉菌，从单细胞生物到地球上最大的生物体，从致病的病原体到生产药物的超级英雄，这里应有尽有。现在，Empa的研究人员又从真菌中挖掘出了另一种能力：发电。

作为为期三年的研究项目的一部分，Empa纤维素和木质材料实验室的科学家们已经开发出了一种功能正常的真菌电池。这种活细胞产生的电量并不多，但足以为温度传感器供电数天。这种传感器可用于农业或环境研究。真菌电池的最大优势：与传统电池不同，它不仅完全无毒，而且可生物降解。

打印机中的真菌

严格来说，这种电池不是电池，而是所谓的微生物燃料电池。与所有生物一样，微生物也会将营养物质转化为能量。微生物燃料电池利用这种新陈代谢，将部分能量转化为电能。到目前为止，它们大多由细菌提供动力。

Empa研究员卡罗琳娜-雷耶斯（Carolina Reyes）说：“我们首次将两种真菌结合在一起，创造出了一种功能正常的燃料电池。两种真菌的新陈代谢相辅相成：阳极上有一种酵母菌，它的新陈代谢能释放电子。阴极上有一种白腐真菌，它能产生一种特殊的酶，使电子被捕获并传导出细胞。”

真菌不是被“植入”到电池中，而是从一开始就是电池不可分割的一部分。真菌电池的组件是用三维打印技术制造的。这样，研究人员就能在结构上使电极尽可能方便微生物获得养分。为此，真菌细胞被混合到打印墨水中。

得益于实验室在软质生物基材料3D打印方面的丰富经验，研究人员能够生产出合适的纤维素墨水。真菌细胞甚至可以利用纤维素作为营养物质，从而有助于在使用后分解电池。然而，他们首选的营养来源是添加到电池中的单糖。

尽管强大的真菌能够在这样的干燥阶段存活下来，但使用活材料给研究人员带来了许多挑战。这个跨学科项目结合了微生物学、材料科学和电气工程。为了表征真菌电池，训练有素的微生物学家雷耶斯不仅必须学习电化学技术，还要使其适应3D打印墨水。

研究人员现在计划让真菌电池变得更强大、更持久，并寻找其他适合供电的真菌。