自从托马斯·爱迪生发明了电灯泡在美国,科学家们一直在寻找更好的方法来为它供电。这种探索导致了两个关键技术领域的重大发展:能源和电子。对更好的能源的探索导致了大规模的可充电的电力服务电池以及利用我们周围世界的可再生能源的设备,如风力涡轮机和太阳能电池板。在电子领域,开发人员一直在寻求比他们的前辈技术更便宜、更强大、消耗更少能源的设备。
如果我们能通过活着产生的能量来发电会怎么样?想象一下,如果你只需要跟着音乐的节拍敲击手指就能给iPod充电,或者穿着一件带有微型电路板的连帽衫就能感知你的脉搏。虽然这听起来像是科幻小说,但纳米发电机正在将这种能源变成现实。
广告
王中林教授是研究人员用来描述一种小型电子芯片的术语,这种芯片可以利用身体的机械动作,比如轻轻一捏手指,来发电[来源:ACS].该芯片有一个集成电路蚀刻在一个灵活的表面上,类似于电路板上的组件电脑。正如“纳米”这个前缀所暗示的那样,这些发电机是一种纳米技术,或者是一种用纳米(一米的十亿分之一)来衡量其大小的技术。因此,即使是当今最复杂、最强大的纳米发电机,也小到可以用两根手指夹住。
纳米发电机的关键部件是纳米线或类似的结构压电陶瓷材料。压电材料只要弯曲或受力就能产生电流。中描述的纳米线是如何工作的在美国,数百根纳米线可以并排排列在一个不到一根头发宽度的空间里。在这种规模下,再加上纳米发电机各部件的灵活性,即使是最轻微的移动也能产生电流。
除了非常小和灵敏之外,纳米发电机的功率也越来越大。2011年3月,研究人员测量了五个堆叠在一起的纳米发电机的输出。这个微小的电池组产生的电流约为1微安,产生3伏的能量,大约相当于2节AA电池[来源:ACS].
想更深入地了解纳米发电机技术,以及纳米发电机的实际应用将如何影响我们的生活吗?让我们从纳米发电机背后的一些研究开始。
广告