擺脫移動(dòng)電源 納米發(fā)電機(jī)為手機(jī)隨時(shí)充電

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開啟了人們對(duì)于智能手機(jī)的全新體驗(yàn)時(shí)代，現(xiàn)如今，手機(jī)不再是通信工具，而成為集合娛樂、社交、通信以及定位等多種功能的多媒體終端。但是，大容量的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和24小時(shí)聯(lián)網(wǎng)在線也耗費(fèi)了手機(jī)電池中絕大部分的電量。

在手機(jī)配件市場(chǎng)中，諸如移動(dòng)電源、電小二等手機(jī)配套設(shè)備隨即走俏，而那些智能終端的衷愛者們必須每天將各種充電器、移動(dòng)電源帶在身上。

試想，有朝一日，人們也許可以利用摩擦生電的現(xiàn)象來(lái)給個(gè)人電子產(chǎn)品充電。也就是說(shuō)，放在衣兜里面的手機(jī)將通過人活動(dòng)時(shí)所引發(fā)的位置移動(dòng)的摩擦生電方式為自身充電。這一技術(shù)設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)？

近日，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，利用廉價(jià)材料制成的納米發(fā)電機(jī)將可以產(chǎn)生機(jī)械能源，并生產(chǎn)出足夠的電能為個(gè)人電子產(chǎn)品充電。

行走坐臥都能供電

位于美國(guó)的喬治亞州技術(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(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，給手機(jī)電池充電。目前這種技術(shù)在行業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。

從理論上來(lái)說(shuō)，人們?cè)谛凶咦P甚至呼吸時(shí)所產(chǎn)生的多余能量都可以用來(lái)為植入體內(nèi)的醫(yī)學(xué)設(shè)備和其他電子產(chǎn)品供電。然而，利用手機(jī)在口袋中小幅度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能卻一直是個(gè)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(lái)就一直在研究這個(gè)課題，他研究的對(duì)象主要是能夠在機(jī)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(jí)材料結(jié)構(gòu)放大了壓電效應(yīng)。但到目前為止，壓電式納米發(fā)電機(jī)還不能產(chǎn)生非常顯著的發(fā)電量。

摩擦靜電效應(yīng)最大化

現(xiàn)在，王教授帶領(lǐng)其研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在試圖通過另外一種不同的方法來(lái)解決發(fā)電量不足的問題，即靜電和摩擦。

王教授科研隊(duì)伍下的研究員們表示，根據(jù)摩擦產(chǎn)生靜電的原理即摩電效應(yīng)，他們可以利用一種名為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的塑料和金屬來(lái)產(chǎn)生電能。當(dāng)這些材料制成的薄膜彼此接觸時(shí)，它們就會(huì)產(chǎn)生電荷。 當(dāng)這兩種材料制成的薄膜纏繞在一起時(shí)，它們之間就會(huì)產(chǎn)生電流，然后給電池充電。如果能夠?qū)⑦@兩種不同材料的表面制成納米級(jí)結(jié)構(gòu)的圖案，那么就會(huì)增加其接觸的表面積和兩種材料之間的摩擦量，摩電效應(yīng)就會(huì)被放大，其所能產(chǎn)生的電能也就更大，進(jìn)而達(dá)到為電池充電的最低要求。

王教授表示，喬治亞州技術(shù)學(xué)院研制的納米發(fā)電機(jī)目前已經(jīng)可以將10%到15%的機(jī)械運(yùn)動(dòng)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%。

比如，一塊指甲大小的摩電材料在彎曲時(shí)可以產(chǎn)生8毫瓦的電能，足以支持一個(gè)心臟起搏器的運(yùn)轉(zhuǎn)；一塊5厘米見方的摩電材料在彎曲時(shí)產(chǎn)生的電能可以點(diǎn)亮600盞LED燈或給一塊鋰電池充電。目前，王教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在網(wǎng)上公布了這些研究成果。

王教授說(shuō)：“可供選擇的材料很多，納米發(fā)電機(jī)設(shè)備也很容易制造。”該研究團(tuán)隊(duì)可以將50多種普通的塑料、金屬和其他材料進(jìn)行配對(duì)，以此來(lái)生產(chǎn)這種納米級(jí)的發(fā)電設(shè)備。

　　商用性有待考證

納米級(jí)發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新性迅速引發(fā)了材料和能源界諸多專家學(xué)者的高度重視，同時(shí)也對(duì)該設(shè)備的商用性和實(shí)驗(yàn)室外的工作表現(xiàn)表示了擔(dān)憂。

對(duì)于這一新技術(shù)，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）表示：“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(shuō)，其他材料還從未產(chǎn)生過能夠用于實(shí)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(jī)能否在實(shí)驗(yàn)室以外的環(huán)境工作。

來(lái)自西雅圖的華盛頓大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)教授李江宇（音譯）稱：“他們需要在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中展示出這種發(fā)電方法也能利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能。”

如果希望新研發(fā)的這類納米發(fā)電設(shè)備能夠應(yīng)用于日常生活中，就意味著發(fā)電設(shè)備必須捕捉到能夠提供足夠電能的振動(dòng)頻率。這對(duì)該款納米發(fā)電機(jī)的商用進(jìn)程至關(guān)重要。普里亞指出，如果納米發(fā)電機(jī)只能捕捉到低能量的機(jī)械振動(dòng)，那么利用它產(chǎn)生的電能給手機(jī)充電時(shí)就需要很長(zhǎng)的時(shí)間。(原文節(jié)選自O(shè)Fweek電子工程網(wǎng))

“目前納米發(fā)電機(jī)已經(jīng)可以將10%到15%的機(jī)械運(yùn)動(dòng)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%。”

——納米發(fā)電機(jī)發(fā)明人，來(lái)自美國(guó)喬治亞州技術(shù)學(xué)院的材料科學(xué)教授 王忠林（音譯）