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作者:群芳 来源:科学时报 发布时间:2009-3-29 23:51:21
王中林小组新突破:纳米发电机“渐行渐近”

 
科学家已经研制出了一种非常小的发电机,能够将人体行走时自然产生的机械能转化为电流。随着进一步的研究,这种纳米发电机有望使个人电子设备——例如移动电话、MP3播放器,甚至小型的笔记本电脑——所需的能量全部来源于一个人在办公室中的日常行动。通过由电池提供电能转变为由周围的环境提供能量,这项新技术同时还为长效的微传感器以及微型医疗器械的研制开辟了一个新的领域。
 
早在19世纪80年代,科学家便证明了一些物质具有将机械压力转化为电流的能力,即所谓的压电效应。长期以来,这种效应只有一些零星的应用,例如它能够向植入儿童运动鞋鞋底中的发光二极管(LED)提供能量,并且它还能够产生火花,从而点燃加注了丙烷的蜡烛以及壁炉点火器。然而迄今为止,尚没有人能够将这种从本质上来说是免费的能量引入一些非常小的装置——特别是在纳米量级上,这种装置的大小仅仅是人的一根头发丝直径的几千分之一。实际上,纳米尺度的压电装置具有非常重要的价值,这是因为它们的运转永远不需要提供能量或充电。
 
如今,美国亚特兰大市佐治亚理工学院的一名科学家已经实现了这一突破。在3月26日于犹他州盐湖城召开的美国化学会全国大会上,材料科学家王中林向与会者介绍了他们研制的第一台纳米发电机。这一装置依赖于像刚毛一样缠绕在一个金属电极以及被夹入一个刚性聚合物内部的具有弹性的氧化锌纳米线。当施加压力后,这种聚合物会向着氧化锌纳米线弯曲,从而产生电流。
 
截止目前,王中林的研究小组已经能够由此形成0.2伏特的电压,尽管只有6%的功效——仍低于传统电池的性能,但王中林认为,如果将许多台纳米发电机结合在一起,已经足以产生实际应用。
 
奥斯汀市得克萨斯大学一名从事机械工程研究的研究生Daniel Eils认为,纳米发电机是为单机装置提供能量的一项具有奠基意义的创新。目前正在进行类似研究的Eils表示,“随着纳米发电机设计与现有纳米技术和电路的结合”,这一概念“将迅速成熟”。
 
(群芳 译自www.science.com,3月29日)
 
《科学时报》 (2009-3-30 A3 国际)
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