美國喬治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系納米技術(shù)專家王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，最近發(fā)明了一種可以利用運動產(chǎn)生電力的新型纖維，這就是纖維納米發(fā)電機，這是繼前年和去年開發(fā)出直流納米發(fā)電機之后，中國科學(xué)家的又一次發(fā)明。
2月14日出版的《自然》雜志發(fā)表文章說，著名材料學(xué)家王中林的研究小組繼前年和去年開發(fā)出直流納米發(fā)電機之后，在納米發(fā)電領(lǐng)域再次取得突破性進展：通過在彈性纖維上生長氧化鋅納米線，他們成功地將纖維的低頻震動轉(zhuǎn)化為電能。
王中林是國家納米中心海外主任、美國佐治亞理工學(xué)院校董事教授。從2006年開始，王中林小組相繼發(fā)明了納米發(fā)電機、直流發(fā)電機。在2006年他首次提出了壓電電子學(xué)（Piezotronics）的概念和新研究領(lǐng)域。由于氧化鋅具有獨特的半導(dǎo)體和壓電性質(zhì)，彎曲的氧化鋅納米線能在其拉伸的一面產(chǎn)生正電勢，壓縮的一面產(chǎn)生負電勢。氧化鋅半導(dǎo)體和金屬電極之間的肖特基勢壘則能控制電荷的積累與釋放，從而實現(xiàn)機械能到電能的轉(zhuǎn)化，并有效釋放。
2007年初，基于壓電電子學(xué)原理，王中林研究小組用超聲波帶動納米線陣列運動，研制出能獨立從外界吸取機械能、并將之轉(zhuǎn)化為電能的納米發(fā)電機模型。在超聲波帶動下，這種納米發(fā)電機已能產(chǎn)生上百納安的電流。但是王中林說，目前這種由兩根纖維組成的納米發(fā)電機的輸出功率還很小，這主要是由于纖維的內(nèi)阻較大以及纖維之間接觸面積較小造成的。目前，他們正努力提高這種基于纖維的納米發(fā)電機的輸出能量。例如，通過在纖維上預(yù)先鍍一層導(dǎo)電材料然后生長氧化鋅納米線，可以明顯降低納米發(fā)電機的內(nèi)阻，進而可提高纖維基納米發(fā)電機的輸出電流；也可以通過增加纖維的數(shù)量來提高納米發(fā)電機的輸出能量。
文章的審稿人認為：“這是一項很有創(chuàng)意、具有突破性的研究......作者的思路是革命性的。”王中林認為，新成果將為納米發(fā)電機在生物技術(shù)、納米器件、個人攜帶式電子設(shè)備以及國防技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用開拓了更為廣泛的空間。
“今天，納米科技已經(jīng)從早期對納米材料結(jié)構(gòu)和基本物理化學(xué)特性的研究，發(fā)展到利用納米材料的優(yōu)良特性有目的地制造納米器件，各種各樣的納米器件被紛紛制造出來，如納米傳感器、納米電動機甚至納米機器人等�！蓖踔辛终f，“但與此同時，為這些微型化、集成化的納米器件提供能量的仍是傳統(tǒng)電源，如電池。因此，迫切需要開發(fā)出納米尺度的電源系統(tǒng)，為納米器件的進一步小型化、集成化提供基本能源�！�
目前，已經(jīng)有BBC、NBC、PBS、《國家地理》等多家國際權(quán)威新聞媒體對這一重要的科學(xué)成果進行了報道。
