似乎每隔几个月就会推出一款令人兴奋的新手机、笔记本电脑或平板电脑，以至于人们排起长队，只为抢先入手。尽管不断推出新的、略为先进的电子产品让苹果等企业大获成功，但这些电子产品的使用寿命短，对环境不利。
现代电子产品中布满了电路板，板上焊接着各种金属和塑料。其中一些材料具有毒性，或者会分解成有毒物质。目前已有相关举措，旨在加强电子垃圾回收，回收可再利用的材料，并妥善处置其余部分。但大多数设备最终还是被丢进日益堆积的各类垃圾填埋场中的电子垃圾。
与其让这些不断扩大的垃圾堆积如山，不如抓住机会制造可生物降解的电子产品。因此，我和其他研究人员正着眼于新兴的纸基电子产品领域，这类产品被称为“纸基电子产品”。它们柔韧，甚至可以折叠；可持续、环保且成本低廉。
但要真正做到环保，纸基电子产品就不能使用传统电池来储存和释放电能，因为传统电池由金属和腐蚀性酸制成。最近，我与化学家同事Omowunmi Sadik共同研制出一种可回收、可生物降解的纸电池，而且其可靠性足以投入实际使用。关键在于细菌。
柔性生物电池
我研发过柔性电池，唾液驱动的电池等等。我想，为纸基电子产品提供电力时，尝试用纸制作电池是合乎情理的。幸运的是，纸是很有潜力的电池材料：它柔韧、绝缘性能良好——因此适合用作安装电子元件的平台——而且能轻松吸收和释放液体。我们加入了聚合物——聚酰胺酸和聚（均苯四甲酸二酐-对苯二胺）——以改善这些电学特性。
随后，为了在电池中储存能量，我们加入了细菌，取代那些通过化学反应产生电子的金属和酸。这些电池日后商业化时，将采用对人类和环境安全、且受到妥善封装的细菌，以减少其他污染。
由于纸张表面粗糙且多孔，细菌会附着其上，并通过分解几乎任何可获得的有机物质来产生自身所需的能量，包括植物材料或废水。目前，我们预先包装了原料，但原料也可以取自环境。这种化学反应会产生电子。通常在细菌反应中，这些电子会与氧结合；但我们设计的电池能够限制氧气，并以电极取而代之，因此可以捕获电子流，为设备供电。
我们曾担心氧气会进入纸张，干扰细菌之间的电子流，从而降低电池效率。我们发现，虽然这种情况确实会发生，但影响很小。这是因为大量细菌细胞紧密附着在纸纤维上，形成多层生物膜，使化学反应免受大部分氧气的影响。
我们还希望电池能够生物降解。电池中的细菌在释放完能量后，可以将纸张和聚合物分解为无害成分。在水中，我们的电池很容易就能生物降解，无需特殊设备或其他微生物协助分解。
聚合物与纸构成的结构轻巧、成本低且柔韧。这种柔韧性还使电池能够像普通纸张一样折叠，或彼此叠放，从而让更多电池能量装入更小的空间。
前景与机遇
纸基电子产品在资源有限的偏远地区尤其有用，因为它们由细菌供能，而细菌能够在极端环境中生存，并分解几乎任何物质来产生电子。它们也不需要完善的电网。此外，虽然纸电池设计为使用后即可丢弃，但其材料可以回收利用，还可以用再生纸制成新电池。
纸基生物电池对于未来电子设备而言堪称革命性技术，但其制造过程相当简单。聚合物和细菌可以通过传统制造工艺与纸张混合，包括卷对卷印刷和丝网印刷，甚至可以直接涂刷或浇注到纸上。
纸电池中还可以加入其他材料，例如金属、半导体、绝缘体和纳米颗粒。这些及其他物质可以为纸基设备增添更多特性和功能，为下一代电子产品开辟新的道路。
