華裔科學(xué)家發(fā)明納米發(fā)電衣
走路心跳都可發(fā)電，“綠色發(fā)電”零污染
新快報(bào)訊據(jù)2月14日出版的英國(guó)《自然》雜志報(bào)道，美國(guó)華裔科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組最新研制出一種能產(chǎn)生電能的新型納米纖維。這種比頭發(fā)絲還細(xì)的纖維絲由于“生長(zhǎng)”出極微小的納米線，只要受到拉扯、摩擦或微風(fēng)吹拂即可自行發(fā)電。借助這種“纖維納米發(fā)電機(jī)”，走路、心跳這樣司空見(jiàn)慣的運(yùn)動(dòng)將來(lái)都能用來(lái)發(fā)電，機(jī)械能因此被巧妙地轉(zhuǎn)化為電能。值得一提的是，這種新型“發(fā)電機(jī)”選用的是生物安全材料，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”。
超細(xì)纖維絲變“發(fā)電機(jī)”
據(jù)報(bào)道，現(xiàn)年47歲的王中林(ZhongLin Wang)是美國(guó)佐治亞理工學(xué)院教授、著名材料學(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。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們把凱夫拉合成纖維放入化學(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)”出直徑僅為頭發(fā)一千八百分之一的納米線。長(zhǎng)滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。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。
穿上“發(fā)電衣”可聽(tīng)iPod
據(jù)了解，王中林等人的這項(xiàng)成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身無(wú)須做任何特別的動(dòng)作，織物就可自行發(fā)電。王中林說(shuō)：“這項(xiàng)研究的重點(diǎn)在于如果你被風(fēng)吹、聽(tīng)到聲波或者受到震動(dòng)，你的衣服都會(huì)發(fā)電，你不必做特殊的運(yùn)動(dòng)。”簡(jiǎn)單地說(shuō)，“只要你能動(dòng)，就能發(fā)電”。
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。王中林根據(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，足以驅(qū)動(dòng)一部i-Pod隨身聽(tīng)或者為一塊手機(jī)電池充電。因此，它可以用于遠(yuǎn)足者或者士兵的野外活動(dòng)，也可以為生物醫(yī)學(xué)或環(huán)境監(jiān)測(cè)中的微型傳感器提供電能。
“綠色發(fā)電”零污染
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：其一，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。以美國(guó)杜邦公司的凱夫拉纖維為例，幾美元就可以買一大捆。其二，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)。
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，這些昔日被白白浪費(fèi)掉的能量將來(lái)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”。
●最大難題
目前，王中林和同事們已經(jīng)成功地制成了數(shù)百個(gè)這種纖維納米發(fā)電機(jī)。不過(guò)，他們目前遇上的最大難題之一是，當(dāng)外界環(huán)境變得潮濕時(shí)，氧化鋅的導(dǎo)電能力就會(huì)退化。因此，王中林的研究小組正在研究一種方法，以便使這種“發(fā)電纖維”即使在潮濕的洗衣房中也可以正常工作。另外，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。
●應(yīng)用前景
據(jù)悉，王中林的新成果為納米發(fā)電機(jī)在生物技術(shù)、納米器件、個(gè)人便攜式電子設(shè)備以及國(guó)防技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用開拓了更為廣闊的空間。而這種新型納米纖維織成的布料可用于制造利用人體運(yùn)動(dòng)來(lái)發(fā)電的衣服、鞋和生物植入物(如起搏器)等。
