华裔科学家发明纳米“发电衣”,“绿色发电”

2019-10-01 01:35 来源:未知

移动互联网开启了人们对于智能手机的全新体验时代,现如今,手机不再是通信工具,而成为集合娱乐、社交、通信以及定位等多种功能的多媒体终端。但是,大容量的互联网业务和24小时联网在线也耗费了手机电池中绝大部分的电量。

据2月14日出版的英国《自然》杂志报道,美国华裔科学家王中林领导的科研小组*新研制出一种能产生电能的新型纳米纤维。这种比头发丝还细的纤维丝由于“生长”出极微小的纳米线,只要受到拉扯、摩擦或微风吹拂即可自行发电。 借助这种“纤维纳米发电机”,走路、心跳这样司空见惯的运动将来都能用来发电,机械能因此被巧妙地转化为电能。值得一提的是,这种新型“发电机”选用的是生物安全材料,整个过程无排放、*,堪称*具潜力的“绿色发电”。 超细纤维丝变“发电机” 据报道,现年47岁的王中林(ZhongLinWang)是美国佐治亚理工学院教授、著名材料学家。他领导的科研小组在纳米发电领域取得的这一突破性进展刊登在14日出版的英国《自然》杂志上。实验过程中,他们把凯夫拉合成纤维放入化学溶液中,在纤维丝上镀上氧化锌。镀在纤维丝上的氧化锌会径向生长,“长”出直径仅为头发一千八百分之一的纳米线。长满纳米线的纤维丝就像“女士卷发用的发卷”。将两个“发卷”平行放置,给其中一个镀金或其他金属,金属可以和氧化锌形成类似二极管的导电效应。然后在马达带动下,两个“发卷”相互错动摩擦,一拉一松。由于氧化锌的“压电效应”,纳米线的形变便可产生电能。 穿上“发电衣”可听iPod 据了解,王中林等人的这项成果其*大吸引力在于,只要衣服穿上身无须做任何特别的动作,织物就可自行发电。王中林说:“这项研究的重点在于如果你被风吹、听到声波或者受到震动,你的衣服都会发电,你不必做特殊的运动。”简单地说,“只要你能动,就能发电”。 利用纤维成功进行纳米发电,意味着“发电衣”等柔性、可弯曲的发电体在不远的将来都会成为现实,甚至微风吹动的帐篷也能发电。王中林根据目前的原型估算,将来用这样的纤维制成的织物,每平方米的输出功率可达80毫瓦,足以驱动一部i鄄Pod随身听或者为一块手机电池充电。因此,它可以用于远足者或者士兵的野外活动,也可以为生物医学或环境监测中的微型传感器提供电能。 “绿色发电”零污染 与他们此前研发出的直流纳米发电机相比,纤维纳米发电机的突破在于:其一,生长纳米线的基片从硬质、昂贵的硅材料换成了柔软、便宜的纤维丝。以美国杜邦公司的凯夫拉纤维为例,几美元就可以买一大捆。其二,带动纳米线摩擦错动的机械运动由之前频率较高的超声波改为更容易获取的低频机械运动。 低频机械运动的成功利用更具有突破性意义。跑步、走路、心跳等产生的机械能从理论上讲都可以转化为电能,这些昔日被白白浪费掉的能量将来都可以被利用起来。另外,纤维纳米发电机的材料都是生物安全材料,整个过程无排放、*,堪称*具潜力的“绿色发电”。

在手机配件市场中,诸如移动电源、电小二等手机配套设备随即走俏,而那些智能终端的衷爱者们必须每天将各种充电器、移动电源带在身上。

试想,有朝一日,人们也许可以利用摩擦生电的现象来给个人电子产品充电。也就是说,放在衣兜里面的手机将通过人活动时所引发的位置移动的摩擦生电方式为自身充电。这一技术设想能否实现?

近日,据国外媒体报道,利用廉价材料制成的纳米发电机将可以产生机械能源,并生产出足够的电能为个人电子产品充电。

行走坐卧都能供电

位于美国的乔治亚州技术学院的研究员已经研制出一种设备,可以利用静电将动能转化为电能,给手机电池充电。目前这种技术在行业内尚属首创。

从理论上来说,人们在行走坐卧甚至呼吸时所产生的多余能量都可以用来为植入体内的医学设备和其他电子产品供电。然而,利用手机在口袋中小幅度运动产生电能却一直是个难题。

乔治亚州技术学院的材料科学教授王忠林多年来就一直在研究这个课题,他研究的对象主要是能够在机械压力下产生电压的压电材料。 王教授和其他研究人员利用纳米级材料结构放大了压电效应。但到目前为止,压电式纳米发电机还不能产生非常显著的发电量。

摩擦静电效应最大化

现在,王教授带领其研发团队正在试图通过另外一种不同的方法来解决发电量不足的问题,即静电和摩擦。

王教授科研队伍下的研究员们表示,根据摩擦产生静电的原理即摩电效应,他们可以利用一种名为聚对苯二甲酸乙二醇酯的塑料和金属来产生电能。当这些材料制成的薄膜彼此接触时,它们就会产生电荷。 当这两种材料制成的薄膜缠绕在一起时,它们之间就会产生电流,然后给电池充电。如果能够将这两种不同材料的表面制成纳米级结构的图案,那么就会增加其接触的表面积和两种材料之间的摩擦量,摩电效应就会被放大,其所能产生的电能也就更大,进而达到为电池充电的最低要求。

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