擺脫移動電源納米發電機為手機隨時充電

編輯整理 | 張鵬

一塊指甲大小的摩電材料在彎曲時可以產生8毫瓦的電能，足以支持一個心臟起搏器的運轉；一塊5厘米見方的摩電材料在彎曲時產生的電能可以點亮600盞LED燈或給一塊鋰電池充電。

“目前納米發電機已經可以將10%到15%的機械運動能轉化為電能，如果可以將那些發電材料制作得更薄一些，應該可以將轉換率提高到40%?！?/p>

——納米發電機發明人，來自美國喬治亞州技術學院的材料科學教授王忠林（音譯）

快回家充電！

移動互聯網開啟了人們對于智能手機的全新體驗時代，現如今，手機不再是通信工具，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，大容量的互聯網業務和24小時聯網在線也耗費了手機電池中絕大部分的電量。

在手機配件市場中，諸如移動電源、電小二等手機配套設備隨即走俏，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象來給個人電子產品充電。也就是說，放在衣兜里面的手機將通過人活動時所引發的位置移動的摩擦生電方式為自身充電。這一技術設想能否實現？

近日，據國外媒體報道，利用廉價材料制成的納米發電機將可以產生機械能源，并生產出足夠的電能為個人電子產品充電。

行走坐臥都能供電

位于美國的喬治亞州技術學院的研究員已經研制出一種設備，可以利用靜電將動能轉化為電能，給手機電池充電。目前這種技術在行業內尚屬首創。

從理論上來說，人們在行走坐臥甚至呼吸時所產生的多余能量都可以用來為植入體內的醫學設備和其他電子產品供電。然而，利用手機在口袋中小幅度運動產生電能卻一直是個難題。

喬治亞州技術學院的材料科學教授王忠林（音譯）多年來就一直在研究這個課題，他研究的對象主要是能夠在機械壓力下產生電壓的壓電材料。 王教授和其他研究人員利用納米級材料結構放大了壓電效應。但到目前為止，壓電式納米發電機還不能產生非常顯著的發電量。

摩擦靜電效應最大化

現在，王教授帶領其研發團隊正在試圖通過另外一種不同的方法來解決發電量不足的問題，即靜電和摩擦。

王教授科研隊伍下的研究員們表示，根據摩擦產生靜電的原理即摩電效應，他們可以利用一種名為聚對苯二甲酸乙二醇酯的塑料和金屬來產生電能。當這些材料制成的薄膜彼此接觸時，它們就會產生電荷。 當這兩種材料制成的薄膜纏繞在一起時，它們之間就會產生電流，然后給電池充電。如果能夠將這兩種不同材料的表面制成納米級結構的圖案，那么就會增加其接觸的表面積和兩種材料之間的摩擦量，摩電效應就會被放大，其所能產生的電能也就更大，進而達到為電池充電的最低要求。

王教授表示，喬治亞州技術學院研制的納米發電機目前已經可以將10%到15%的機械運動能轉化為電能，如果可以將那些發電材料制作得更薄一些，應該可以將轉換率提高到40%。

比如，一塊指甲大小的摩電材料在彎曲時可以產生8毫瓦的電能，足以支持一個心臟起搏器的運轉；一塊5厘米見方的摩電材料在彎曲時產生的電能可以點亮600盞LED燈或給一塊鋰電池充電。目前，王教授領導的研究團隊已經在網上公布了這些研究成果。

王教授說：“可供選擇的材料很多，納米發電機設備也很容易制造?！痹撗芯繄F隊可以將50多種普通的塑料、金屬和其他材料進行配對，以此來生產這種納米級的發電設備。

商用性有待考證

納米級發電技術的創新性迅速引發了材料和能源界諸多專家學者的高度重視，同時也對該設備的商用性和實驗室外的工作表現表示了擔憂。

對于這一新技術，弗吉尼亞州技術學院的能源采集材料與系統研究中心的主任沙先科普里亞（Shashank Priya）表示：“這種發電方法產生的功率密度給我留下了深刻的印象?！彼f，其他材料還從未產生過能夠用于實際應用的足夠電能。

目前還不確定這種新型納米發電機能否在實驗室以外的環境工作。

來自西雅圖的華盛頓大學的機械工程學教授李江宇（音譯）稱：“他們需要在現實應用中展示出這種發電方法也能利用機械運動產生電能?！?/p>

如果希望新研發的這類納米發電設備能夠應用于日常生活中，就意味著發電設備必須捕捉到能夠提供足夠電能的振動頻率。這對該款納米發電機的商用進程至關重要。普里亞指出，如果納米發電機只能捕捉到低能量的機械振動，那么利用它產生的電能給手機充電時就需要很長的時間。(原文節選自OFweek電子工程網)