风能、水能、太阳能，还有你咀嚼的口香糖能。在人类寻找清洁能源的漫长征途中，科学家们已经盯上了被咀嚼的口香糖。2025年5月，中国青岛大学的研究团队宣布：他们成功地将废弃口香糖改造成了能发电的智能材料。这个奇妙的故事还得从十一年前的加拿大说起。

2014年，蒙特利尔的两位工程师发明了一条能从咀嚼中收集能量的下颌绷带，就像给下巴装了个发电机，每咀嚼一次就能产生一点点电。

原理并不难理解，但背后的物理却相当精妙。有些特殊的晶体材料就像力量敏感的海绵，当挤压它时，它内部的正负电荷就会被挤到两端，产生电压。这种神奇的现象叫做压电效应，早在1880年就被居里兄弟（就是发现镭元素的那位居里夫人的丈夫和小叔子）发现了。打火机里那个啪嗒一下就能点火的按钮，用的就是这个原理。通过压电陶瓷按一下产生上万伏的瞬间高压，击穿空气产生火花。一些高速公路的称重站也用压电传感器测量过往车辆的重量。

听起来很实用，但现实有点骨感。在60秒的口香糖咀嚼测试中，这个装置产生的峰值功率只有18微瓦。什么概念呢？一个普通的LED小灯泡需要几千到上万微瓦才能点亮。也就是说，得召集上百人同时嚼口香糖，才能勉强点亮一个指示灯。此外，要把压电效应用在人体上收集能量，还有一个致命的问题：最高效的压电材料，往往脆得像玻璃。

问题的解决发生在在十一年后，我国科学家用了一种听起来更科幻的东西——MXene。这一次，发电甚至不需要我们费力地咀嚼。

MXene的厚度只有1-2纳米，差不多是人类头发丝的五万分之一。但导电能力比铜还要优秀，同时还保持着像橡皮泥一样的柔韧性，而且最重要的是MXene表面布满了化学触手：那些羟基（-OH）、氟基（-F）、氧基（-O）官能团，面官能团让它变得亲水亲油两不误，既能在水里稳定分散，又能和有机高分子材料稳定结合。这样的材料特性给了科学家启示：如果把MXene和同样富含羟基、羧基的口香糖混合在一起，那岂不是就能让这些超薄的纳米金属片均匀地长进橡胶里，像给橡皮筋内部织入了一张看不见的金属网？于是，一个虐待口香糖的实验开始了。

研究团队把嚼过的口香糖（已经洗净杂质）扔进MXene的水溶液里，然后开始揉面团：反复拉伸、对折、再拉伸、再对折……整整几十个循环。每拉伸一次，口香糖内部的微孔就会吸入一些MXene悬浮液；每对折一次，这些纳米片就被压实、贴合得更紧密。最后，原本黏糊糊、白花花的口香糖，变成了深灰色、略带金属光泽的柔韧复合材料。显微镜下可以看到，MXene纳米片像千层饼一样整齐地夹在口香糖的分子链之间，原本的气孔已经被填满。测试数据显示，这种材料的电导率飙升到了400 S/m，已经达到了某些导电橡胶的水平。而且它还发挥了当初口香糖最棘手的特性：超强的粘附性。我们可以把它贴在玻璃上、金属上、木头上、塑料上，甚至直接贴在皮肤上，它都能牢牢粘住，而且撕下来不留痕迹。研究人员做了个演示：把这种材料捏成各种形状：爱心、笑脸、字母，然后分别贴在不同基材上，再用它们连接LED灯珠组成电路。所有的图案都能正常导电发光，而且可以随意弯折、拉伸。

不仅有了导电材料，口香糖也不需要继续嚼了。用咀嚼的机械能发电，功率上限依然很难突破。毕竟下颌运动的能量就那么多，再怎么优化材料，也改变不了巧妇难为无米之炊的困境。那电从哪里来呢？还是依赖于MXene的材料特性：极致的光热转换能力。

MXene表面的自由电子就像一张密不透风的渔网，能捕获几乎所有波段的太阳光，从紫外线到可见光再到近红外线，吸收率超过95%。这些被抓住的光子能量，迅速转化为热能。于是口香糖被做成了一个光-热-电的三明治结构，顶层是口香糖，直接暴露在阳光下，疯狂吸热升温。中间层是热电转换模块，底层则是铝制散热片，通过空气对流保持相对低温。

当阳光照射时，顶层与底层产生大量温差，中间的热电模块就像一个温差抽水机，把热量的势能转换成电子的动能，驱动它们从热端流向冷端，形成持续的电流。

在标准太阳光照射下，这块口香糖发电机能产生135毫伏的电压。如果把光强提升到2倍，输出电压可以达到240毫伏。从环境污染物到功能材料，废口香糖的逆袭之路，或许才刚刚开始。

参考文献

Delnavaz, A., & Voix, J. (2014). Flexible piezoelectric energy harvesting from jaw movements. Smart Materials and Structures.

Yin, X., Sun, K., Cui, J., Zhang, H., & Li, X. (2025). MXene Empowers Recycled Chewed Gum for Bioelectronics and Wearable Sensors: Toward the Sustainable, High-Value Utilization of Waste. ACS Applied Electronic Materials.

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

出品丨科普中国科普部

监制丨中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

作者：蔡文垂 中国科学院大学博士研究生 中国光学学会会员

审核：孙明轩 上海工程技术大学教授、中国科普作家协会会员

来源: 科普中国创作培育计划

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