纳米级发电机:用摩擦和静电为手机充电

2013-01-29 13:42:43来源: 互联网

摩擦起电是众所周知的物理现象,那么有没有想过利用摩擦产生的电能给手机充电?一种由廉价材料制造的纳米发电机或许将实现这一功能。

佐治亚理工学院的研究人员已经开发出一款原型产品,能利用运动,例如手机在口袋中的晃动,产生的静电给手机电池充电。这是业界首次实现利用这样的电能给个人电子设备充电。

纳米级发电机:用摩擦和静电来获得电能。

从理论上讲,人们行走,甚至呼吸产生的能量都可以给植入体内的医疗设备,或其他电子产品充电。然而,如何利用这种小幅运动产生的能量则存在挑战。

佐治亚理工材料科学专业教授王中林在过去多年中一直从事这一领域的研究,并主要专注于压电材料。通过采用纳米技术来制造压电材料,王中林和同事放大了压电效应。不过到目前为止,基于压电效应的纳米发电机还没有产生较大的电力输出。

王中林的小组发现,一种不同的方式可能更有前景:静电和摩擦。在干燥的天气使用塑料梳子梳头就很容易产生静电。研究人员证明,使用一片聚对苯二甲酸乙二醇酯材料和一片金属材料,这种静电充电现象,或称作“摩擦起电”效应,能产生足够的能量。当弯曲时,两片薄膜之间将产生电流,从而实现充电。而如果采用纳米技术来制造两种表面,那么有效面积将更大,从而提供更强的摩擦和更多的电能。

佐治亚理工学院发明的这种纳米发电机能将机械运动能量的10%至15%转换为电能,而更薄的材料转换率甚至可以达到40%。指甲盖大小的摩擦电纳米材料在弯曲时能产生8毫瓦电力,足以驱动心脏起搏器。而一块5x5厘米的材料能同时点亮600盏LED灯泡,或是为商用手机的电池充电。王中林的小组已经在《Nano Letters》期刊上发表了研究成果。

王中林表示:“材料的选择很多,设备的制造也很容易。”有约50种普通塑料、金属和其他材料在配对时都可以产生同样的效果。

弗吉尼亚理工学院能源利用材料与系统中心主管Shashank Priya表示:“这一设备产生的能量密度很高。”他指出,其他智能材料还无法产生可实际应用的足够能量。

目前还不清楚这样的纳米发电机是否能在实验室之外得到应用。华盛顿大学机械工程专业教授Li Jiangyu表示:“他们还需要证明,现实生活中的机械震动能产生能量。”为了在现实中应用,纳米发电机需要利用提供能量最多的震动频率,而如果纳米发电机只能利用低能量机械震动,那么为手机充电花费的时间将太长。王中林表示,他正在与一些企业讨论,开发应用在特定场合的纳米发电机。

关键字:纳米级  发电机  摩擦  静电  手机充电

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0129/article_17955.html
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