深夜跑步时，智能手环突然电量告急？这种尴尬场景或将终结——同济大学联合多所高校在《Frontiers in Energy》发表的突破性研究，让汗水中的乳酸直接转化为电能。他们研发的可拉伸酶生物燃料电池，在模拟汗液环境中功率密度达3.5毫瓦/平方厘米，持续工作60小时性能无衰减，足以驱动智能手表全天候监测心率。

“纳米蜂巢”捕获能量密码
传统生物电子设备依赖刚性电池，剧烈运动时易脱落失效。研究团队从蜜蜂筑巢获得灵感：用氮掺杂碳纳米管编织成蜂巢状三维结构，将乳酸氧化酶精准锚定在电极表面。这种设计如同为电子修建“高速公路”，使酶分子活性位点与电极距离缩短至5纳米，电子传输速度提升至传统材料的8倍。实验显示，该电池在人体汗液乳酸浓度（5-20 mmol/L）区间内，输出电压稳定性误差小于3%。

关键技术突破在于双酶级联反应系统——乳酸脱氢酶先将乳酸转化为丙酮酸，再由氧化酶进一步催化产生更多电子。这相当于给发电机组装上“涡轮增压”，使得单次代谢反应能量提取率从32%跃升至67%。更令人称奇的是自修复水凝胶电解质：当材料因拉伸出现裂纹时，凝胶中的动态二硫键可在10分钟内自动修复，循环拉伸500次后仍保持90%导电性。

“隐形充电宝”掀起医疗革命
研究团队将这项技术集成于智能创可贴：贴在皮肤表面的柔性电池可利用伤口渗出液发电，驱动内置传感器实时监测葡萄糖、尿酸等指标，并通过近场通信（NFC）向手机发送预警。动物实验中，糖尿病小鼠伤口愈合速度加快40%，因局部电刺激促进了血管新生。

但技术仍有“甜蜜的烦恼”——汗液盐分会导致电极腐蚀，在海水浸泡测试中，电池工作8小时后功率下降52%。此外，酶催化剂在体温环境下寿命仅28天，无法满足长期植入需求。论文通讯作者透露：“我们正在开发酶分子冷冻保存技术，目标将其活性维持周期延长至半年。”

万亿级蓝海催生产业变革
据国际能源署预测，2040年全球可穿戴设备耗电量将达350亿千瓦时，而这项技术可节省40%的充电能耗。研究团队已与运动品牌合作开发概念产品：瑜伽裤腰部的弹性电池模块，在用户运动时自动收集能量，充满一次可为手机提供15%应急电量。正如论文所述：“当人体成为移动电站，能源革命终于走进毛细血管。”

（论文详见《Frontiers in Energy》2025年第3期；图示：蜂巢状氮掺杂碳纳米管电极与双酶级联反应路径）

来源: FIE能源前沿期刊