有了这个装置,弯曲你的手指就能产生能量

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-02-13

未来某一天,我们可以为自己的电子设备供电。

有了这个装置,弯曲你的手指就能产生能量

图片来源:Getty Images

一个小小的金属卡片,当它附着在身体上时,可以通过弯曲一根手指和其它简单的动作来产生电流。未来某一天,我们可以为自己的电子设备供电。

“没有人喜欢被拴在电源插座上走不开,或者随身带着便携式充电器到处晃悠。”人的身体是丰富的能量来源。我们在想:“为什么不利用它来产生我们自己的能量呢?”该研究的主要作者,来自布法罗大学工程与应用科学学院的电气工程副教授Qiaoqiang Gan说道。该研究发表在了《纳米能源》杂志上。

这个小卡片是一种摩擦电纳米发电机。当该材料接触到不同的材料发生摩擦后,就会产生电荷。大多数日常的静电都是摩擦起电引起的。

有了这个装置,弯曲你的手指就能产生能量

一个摩擦电纳米发电机的原型。(图片来源:纳米能源)

研究人员已经提出了许多利用摩擦电效应的纳米发电机,但大多数都很难制造成功(需要复杂的光刻技术),或是不具备成本效益。而该团队正在开发的这个小卡片解决了这两个问题。

它由两层薄薄的黄金组成,包括夹在中间的聚二甲基硅氧烷(也称为PDMS,一种可用于隐形眼镜、橡皮泥和其它产品中的硅基聚合物)。

该设备的关键是一层黄金被拉伸,导致它在释放时被挤压,并形成一个看起来像微型山脉的结构。当有力量重新施加时,例如手指弯曲,该运动就会导致黄金层与PDMS之间发生摩擦。

这就导致电子在黄金层之间来回流动。“摩擦越多,产生的能量就越大,”中国科学院半导体研究所的教授,该研究的联合作者Yun Xu这样说道。

这项研究描述的是一个小卡片(长1.5厘米,宽1厘米),它的最大电压为124伏特,最大电流为10微安,最高功率密度为每平方厘米0.22毫瓦。这不足以迅速给智能手机充电;但是,它可以同时点亮48盏红色LED灯。

因为制作这个卡片很容易,Zhang领导的一组大学生,他们的任务是提高卡片的性能。该团队计划使用更大的黄金片,他们希望在拉伸和折叠时能提供更多的电力。

研究人员还在开发一种便携式电池,以储存卡片所产生的能量。他们设想该系统将作为各种可穿戴设备和自供电电子设备的电源。

美国国家科学基金会、中国国家基础研究项目、国家自然科学基金、北京科技项目、中国科学院前沿科学重点研究项目和国家重点研究与发展计划支持该工作。


蝌蚪五线谱编译自futurity,译者 李彤馨,转载须授权 

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