美科學(xué)家研究出納米發(fā)電機 可給手機充電

　　北京時間11月21日消息，據(jù)國外媒體報道，利用廉價材料制成的納米發(fā)電機可以產(chǎn)生機械能源并生產(chǎn)出足夠的電能給個人電子產(chǎn)品充電。

　　有朝一日，人們也許可以利用摩擦生電現(xiàn)象來給個人電子產(chǎn)品充電。

　　喬治亞州技術(shù)學(xué)院的研究員已經(jīng)研制出一種設(shè)備，可以利用靜電將動能轉(zhuǎn)化為電能，給手機電池充電。這種技術(shù)在行業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。

　　從理論上來說，人們在行走坐臥甚至呼吸時產(chǎn)生的多余的能量都可以給體內(nèi)植入的醫(yī)學(xué)設(shè)備和其他電子產(chǎn)品供電。然而，利用手機在口袋中小幅度運動產(chǎn)生的電能卻一直是個難題。

　　喬治亞州技術(shù)學(xué)院的材料科學(xué)教授王忠林(音譯)多年來一直在研究這個課題，他研究的對象主要是能夠在機械壓力下產(chǎn)生電壓的壓電材料。 王教授和其他研究人員利用納米級材料結(jié)構(gòu)放大了壓電效應(yīng)。但是到目前為止，壓電式納米發(fā)電機還不能產(chǎn)生非常顯著的發(fā)電量。

　　現(xiàn)在王教授帶領(lǐng)的研發(fā)團隊展示了一種不同的方法，很可能會解決發(fā)電量不足的問題，即靜電和摩擦。 喬治亞州技術(shù)學(xué)院的研究員們表示，根據(jù)摩擦產(chǎn)生靜電的原理即摩電效應(yīng)，我們可以利用一種名為聚對苯二甲酸乙二醇酯的塑料和金屬來產(chǎn)生電能。當(dāng)這些材料制成的薄膜彼此接觸時，它們就會產(chǎn)生電荷。 當(dāng)這兩種材料制成的薄膜纏繞在一起時，它們之間就會產(chǎn)生電流，然后給電池充電。這兩種不同材料的表面可以制成納米級結(jié)構(gòu)的圖案，增加接觸的表面積和兩種材料之間的摩擦量，從而放大摩電效應(yīng)產(chǎn)生的電能，達到能夠為電池充電的最低要求。

　　王教授稱，喬治亞州技術(shù)學(xué)院研制的納米發(fā)電機現(xiàn)在已經(jīng)可以將10%到15%的機械運動能轉(zhuǎn)化為電能，如果可以將那些發(fā)電材料制作得更薄一些，應(yīng)該可以將轉(zhuǎn)換率提高到40%。一塊手指甲大小的摩電材料在彎曲時可以產(chǎn)生8毫瓦的電能，足以支持一個心臟起搏器的運轉(zhuǎn)。 一塊5厘米見方的摩電材料在彎曲時產(chǎn)生的電能可以點亮600盞LED燈或給一塊鋰電池充電。王教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在網(wǎng)上公布了這些研究成果。

　　王教授稱：“可供選擇的材料很多，納米發(fā)電機設(shè)備也很容易制造。” 大約有50多種普通的塑料、金屬和其他材料可以進行配對，用來生產(chǎn)這種設(shè)備。

　　弗吉尼亞州技術(shù)學(xué)院的能源采集材料與系統(tǒng)研究中心的主任沙先科普里亞(Shashank Priya)稱：“這種發(fā)電方法產(chǎn)生的功率密度給我留下了深刻的印象。” 他說，其他材料還從未產(chǎn)生過能夠用于實際應(yīng)用的足夠電能。

　　目前還不確定這種新型納米發(fā)電機能否在實驗室以外的環(huán)境工作。西雅圖的華盛頓大學(xué)的機械工程學(xué)教授李江宇(音譯)稱：“他們需要在現(xiàn)實應(yīng)用中展示出這種發(fā)電方法也能利用機械運動產(chǎn)生電能。”要想應(yīng)用到實際應(yīng)用之中，發(fā)電設(shè)備必須能夠捕捉到能夠提供足夠電能的振動頻率。 普里亞指出，如果納米發(fā)電機只能捕捉到低能量的機械振動，那么利用它產(chǎn)生的電能給手機充電時就需要很長的時間。