|
２月１４日電，讓比頭發(fā)絲還細的纖維絲“生長”出納米材料，再通過馬達帶動長滿納米線的纖維絲相互錯動，機械能就這樣巧妙地轉(zhuǎn)化為電能。借助這種納米發(fā)電機，走路、心跳這樣司空見慣的機械運動將來都能用來發(fā)電�！爸灰隳軇�，就能發(fā)電”，纖維納米發(fā)電機研制小組領(lǐng)銜科學家王中林１４日在接受記者采訪時這樣描述纖維納米發(fā)電的遠景。
王中林是佐治亞理工學院華人科學家，他領(lǐng)導的科研小組在納米發(fā)電領(lǐng)域取得的這一突破性進展刊登在１４日出版的英國《自然》雜志上。
王中林用通俗易懂的語言介紹說，與他們此前研發(fā)出的直流納米發(fā)電機相比，纖維納米發(fā)電機的突破在于：生長納米線的基片從硬質(zhì)、昂貴的硅材料換成了柔軟、便宜的纖維絲；帶動納米線摩擦錯動的機械運動由之前頻率較高的超聲波改為更容易獲取的低頻機械運動。
實驗過程中，他們把纖維絲放入化學溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍在纖維絲上的氧化鋅會徑向生長，“長”出納米線。長滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。王中林說，將兩個“發(fā)卷”平行放置，給其中一個鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導電效應(yīng)。然后在馬達帶動下，兩個“發(fā)卷”相互錯動摩擦，一拉一松。由于氧化鋅的“壓電效應(yīng)”，納米線的形變便可產(chǎn)生電能。他們成功地制成了數(shù)百個這種纖維納米發(fā)電機。
為什么要讓納米發(fā)電機朝這個方向改進？王中林說，基片材料的改進大大降低了成本，“我們的纖維絲是用的杜邦公司的凱芙拉，幾美元就可以買一大捆”。而且利用纖維成功進行納米發(fā)電，意味著“發(fā)電衣”等柔性、可彎曲的發(fā)電體在不遠的將來都會成為現(xiàn)實，甚至微風吹動的帳篷也能發(fā)電。他根據(jù)目前的原型估算，將來用這樣的纖維制成的織物，每平方米的輸出功率可達８０毫瓦，有可能給一個隨身的ｉＰｏｄ供電。
低頻機械運動的成功利用更具有突破性意義。跑步、走路、心跳等產(chǎn)生的機械能從理論上講都可以轉(zhuǎn)化為電能，這些被白白浪費掉的能量都可以被利用起來。另外，纖維納米發(fā)電機的材料都是生物安全材料，整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的綠色發(fā)電。
納米尺度的發(fā)電機的重要性怎么強調(diào)都不為過。王中林打了個比喻說，以前，不論多小、多靈敏的器件，都需要附加一個較大尺度的傳統(tǒng)電源，好比“螞蟻拉個大駱駝”。傳統(tǒng)電源比如電池，都存在需要定期更換、材料有毒性等種種問題，而纖巧的納米發(fā)電機無疑將使電源領(lǐng)域向前邁進革命性的一步。
王中林的科研小組接下來還將改進設(shè)計，重點提高輸出功率。未來的纖維納米發(fā)電機，將有廣闊的應(yīng)用空間。值得一提的是，納米尺度發(fā)電機對于目前非常熱門的各種納米器件來說是個“好消息”，因為納米器件的電力供應(yīng)將從傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲ヅ涞募{米電源。
王中林說，“納米發(fā)電機使得納米器件實現(xiàn)了從器件到系統(tǒng)的一個質(zhì)的飛躍，它是實現(xiàn)自驅(qū)動型納米系統(tǒng)的關(guān)鍵�！�
|
