奈米线缝衣鞋走路发电 2华裔重大突破(图)

发表:2008-11-19 00:15
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美国二位华裔教授研发出一种氧化锌(ZnO)奈米线 ,只要反覆弯曲,就可以产生电力,把此种奈米导线密封在薄膜内,放在鞋底、衣服或美国国旗内,任何风吹、声波或振动,以及身体有任何动作或移动,都可以产生电力;加以改善将可自我供电,做为小型电器的电源。

乔治亚理工大学教授王中林(图)及俄亥俄州达顿大学教授戴黎明研发"自我供电" 奈米发电机 (nanogenerator),有突破性发展。(取自乔治亚理工大学网站)

据考克斯新闻社报导,2006年,乔治亚理工大学华裔教授王中林利用氧化锌奈米导线的独特性质,发明了能将机械转化为电能的世界最小的发电装置──直立式奈米发电机(nanogenerator)。但是直立式发电机运作时,奈米线和驱动电极之间要不断接触和摩擦,造成奈米线和电极的磨损,影响奈米发电机的性能和寿命。

后来他和俄亥俄州达顿大学(Dayton University)化学与材料工程系华裔教授戴黎明等,克服了直立式发电机的设计缺陷,将奈米线固定在衬底上,避免了与电极的摩擦,提升了发电机的稳定性和寿命,终于发明了交流奈米发电机。

俄亥俄州达顿大学(Dayton University)化学与材料工程系华裔教授戴黎明。(取自达顿大学网站)

王中林表示这是很大的改进,如此以来不需要摩擦,只要能弯曲奈米线就能产生电能。

交流奈米发电机运作时,奈米线起到"电容"和"电荷帮浦"的作用,不断将机械能转换为电能,并有效输出。单根奈米线最多可释出50毫伏电压。他们把奈米线密封在薄膜内,可以防水、防汗和防止其他液体的侵蚀,避免使发电机失去作用。交流奈米发电机还可以很容易的封装在弹性材料中,大大扩展它的工作环境和应用范围。

王中林说:"这是向迈进实用的一大步。"把这些奈米线层层重叠起来,可聚合成奈米带(nanobelt)。未来将可产生足够的电力,更具有商业价值,作为类似iPod这样的MP3播放器的电源,或军用侦测器和无线电的电源,还可以利用于植入式生物医疗感应器、生物医疗监视系统等等。

这项研究成果,是把超微小奈米科技的精准性与压电效应(piezoelectric effect)相结合。压电效应是指某些物质受到压力就会产生发电的效应。

王中林是"弹性充电泵"(flexible charge pump)计划的首席研究员。不过,目前他们研发的新奈米发电机只能产生45毫伏(特)(millivolt,千分之45伏特)的电力。一个普通的AA电池所产生的电力,大约是此种奈米发电机的33倍。

要用此种装置取代普通的电池,还有许多地方需要改进。要达到商业化的用途,王中林预测说:"可能还需要3年的时间。"

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