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２月１４日電，讓比頭發(fā)絲還細(xì)的纖維絲“生長(zhǎng)”出納米材料，再通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)長(zhǎng)滿納米線的纖維絲相互錯(cuò)動(dòng)，機(jī)械能就這樣巧妙地轉(zhuǎn)化為電能。借助這種納米發(fā)電機(jī)，走路、心跳這樣司空見慣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)將來(lái)都能用來(lái)發(fā)電。“只要你能動(dòng)，就能發(fā)電”，纖維納米發(fā)電機(jī)研制小組領(lǐng)銜科學(xué)家王中林１４日在接受記者采訪時(shí)這樣描述纖維納米發(fā)電的遠(yuǎn)景。
王中林是佐治亞理工學(xué)院華人科學(xué)家，他領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在納米發(fā)電領(lǐng)域取得的這一突破性進(jìn)展刊登在１４日出版的英國(guó)《自然》雜志上。
王中林用通俗易懂的語(yǔ)言介紹說(shuō)，與他們此前研發(fā)出的直流納米發(fā)電機(jī)相比，纖維納米發(fā)電機(jī)的突破在于：生長(zhǎng)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(dòng)納米線摩擦錯(cuò)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)由之前頻率較高的超聲波改為更容易獲取的低頻機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們把纖維絲放入化學(xué)溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍?cè)诶w維絲上的氧化鋅會(huì)徑向生長(zhǎng)，“長(zhǎng)”出納米線。長(zhǎng)滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。王中林說(shuō)，將兩個(gè)“發(fā)卷”平行放置，給其中一個(gè)鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導(dǎo)電效應(yīng)。然后在馬達(dá)帶動(dòng)下，兩個(gè)“發(fā)卷”相互錯(cuò)動(dòng)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(gè)這種纖維納米發(fā)電機(jī)。
為什么要讓納米發(fā)電機(jī)朝這個(gè)方向改進(jìn)？王中林說(shuō)，基片材料的改進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)的將來(lái)都會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，甚至微風(fēng)吹動(dòng)的帳篷也能發(fā)電。他根據(jù)目前的原型估算，將來(lái)用這樣的纖維制成的織物，每平方米的輸出功率可達(dá)８０毫瓦，有可能給一個(gè)隨身的ｉＰｏｄ供電。
低頻機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)械能從理論上講都可以轉(zhuǎn)化為電能，這些被白白浪費(fèi)掉的能量都可以被利用起來(lái)。另外，纖維納米發(fā)電機(jī)的材料都是生物安全材料，整個(gè)過(guò)程無(wú)排放、無(wú)污染，堪稱最具潛力的綠色發(fā)電。
納米尺度的發(fā)電機(jī)的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。王中林打了個(gè)比喻說(shuō)，以前，不論多小、多靈敏的器件，都需要附加一個(gè)較大尺度的傳統(tǒng)電源，好比“螞蟻拉個(gè)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(wèn)題，而纖巧的納米發(fā)電機(jī)無(wú)疑將使電源領(lǐng)域向前邁進(jìn)革命性的一步。
王中林的科研小組接下來(lái)還將改進(jìn)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)提高輸出功率。未來(lái)的纖維納米發(fā)電機(jī)，將有廣闊的應(yīng)用空間。值得一提的是，納米尺度發(fā)電機(jī)對(duì)于目前非常熱門的各種納米器件來(lái)說(shuō)是個(gè)“好消息”，因?yàn)榧{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(shuō)，“納米發(fā)電機(jī)使得納米器件實(shí)現(xiàn)了從器件到系統(tǒng)的一個(gè)質(zhì)的飛躍，它是實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)型納米系統(tǒng)的關(guān)鍵。”
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