华裔科学家发明纳米“发电衣” 走路心跳可发电

倍可亲(backchina.com)　　走路心跳都可发电，“绿色发电”零污染

　　2月14日出版的英国《自然》杂志报道，美国华裔科学家王中林领导的科研小组最新研制出一种能产生电能的新型纳米纤维。这种比头发丝还细的纤维丝由于“生长”出极微小的纳米线，只要受到拉扯、摩擦或微风吹拂即可自行发电。

　　借助这种“纤维纳米发电机”，走路、心跳这样司空见惯的运动将来都能用来发电，机械能因此被巧妙地转化为电能。值得一提的是，这种新型“发电机”选用的是生物安全材料，整个过程无排放、无污染，堪称最具潜力的“绿色发电”。

　　上图：华裔教授王中林

　　上图：华裔教授王中林展示纤维纳米发电机
　　超细纤维丝变“发电机”

　　据报道，现年47岁的王中林（ZhongLinWang）是美国佐治亚理工学院教授、著名材料学家。他领导的科研小组在纳米发电领域取得的这一突破性进展刊登在14日出版的英国《自然》杂志上。实验过程中，他们把凯夫拉合成纤维放入化学溶液中，在纤维丝上镀上氧化锌。镀在纤维丝上的氧化锌会径向生长， “长”出直径仅为头发一千八百分之一的纳米线。长满纳米线的纤维丝就像“女士卷发用的发卷”。将两个“发卷”平行放置，给其中一个镀金或其他金属，金属可以和氧化锌形成类似二极管的导电效应。然后在马达带动下，两个“发卷”相互错动摩擦，一拉一松。由于氧化锌的“压电效应”，纳米线的形变便可产生电能。

　　穿上“发电衣”可听iPod

　　据了解，王中林等人的这项成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身无须做任何特别的动作，织物就可自行发电。王中林说：“这项研究的重点在于如果你被风吹、听到声波或者受到震动，你的衣服都会发电，你不必做特殊的运动。”简单地说，“只要你能动，就能发电”。

　　利用纤维成功进行纳米发电，意味着“发电衣”等柔性、可弯曲的发电体在不远的将来都会成为现实，甚至微风吹动的帐篷也能发电。王中林根据目前的原型估算，将来用这样的纤维制成的织物，每平方米的输出功率可达80毫瓦，足以驱动一部i鄄Pod随身听或者为一块手机电池充电。因此，它可以用于远足者或者士兵的野外活动，也可以为生物医学或环境监测中的微型传感器提供电能。

　　“绿色发电”零污染

　　与他们此前研发出的直流纳米发电机相比，纤维纳米发电机的突破在于：其一，生长纳米线的基片从硬质、昂贵的硅材料换成了柔软、便宜的纤维丝。以美国杜邦公司的凯夫拉纤维为例，几美元就可以买一大捆。其二，带动纳米线摩擦错动的机械运动由之前频率较高的超声波改为更容易获取的低频机械运动。

　　低频机械运动的成功利用更具有突破性意义。跑步、走路、心跳等产生的机械能从理论上讲都可以转化为电能，这些昔日被白白浪费掉的能量将来都可以被利用起来。另外，纤维纳米发电机的材料都是生物安全材料，整个过程无排放、无污染，堪称最具潜力的“绿色发电”。


　　最大难题

　　目前，王中林和同事们已经成功地制成了数百个这种纤维纳米发电机。不过，他们目前遇上的最大难题之一是，当外界环境变得潮湿时，氧化锌的导电能力就会退化。因此，王中林的研究小组正在研究一种方法，以便使这种“发电纤维”即使在潮湿的洗衣房中也可以正常工作。另外，王中林的科研小组接下来还将改进设计，重点提高输出功率。

　　应用前景

　　据悉，王中林的新成果为纳米发电机在生物技术、纳米器件、个人便携式电子设备以及国防技术等领域的应用开拓了更为广阔的空间。而这种新型纳米纤维织成的布料可用于制造利用人体运动来发电的衣服、鞋和生物植入物（如起搏器）等。