美國華裔科學家王中林領導的科研小組最新研制出一種能產(chǎn)生電能的
美國華裔科學家王中林領導的科研小組最新研制出一種能產(chǎn)生電能的新型納米纖維。這種比頭發(fā)絲還細的纖維絲由于“生長”出極微小的納米線，只要受到拉扯、摩擦或微風吹拂即可自行發(fā)電。借助這種“纖維納米發(fā)電機”，走路、心跳這樣司空見慣的運動將來都能用來發(fā)電，機械能因此被巧妙地轉(zhuǎn)化為電能。值得一提的是，這種新型“發(fā)電機”選用的是生物安全材料，整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電”。
超細纖維絲變“發(fā)電機”
據(jù)報道，現(xiàn)年47歲的王中林(ZhongLin Wang)是美國佐治亞理工學院教授、著名材料學家。他領導的科研小組在納米發(fā)電領域取得的這一突破性進展刊登在14日出版的英國《自然》雜志上。實驗過程中，他們把凱夫拉合成纖維放入化學溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍在纖維絲上的氧化鋅會徑向生長，“長”出直徑僅為頭發(fā)一千八百分之一的納米線。長滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。將兩個“發(fā)卷”平行放置，給其中一個鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導電效應。然后在馬達帶動下，兩個“發(fā)卷”相互錯動摩擦，一拉一松。由于氧化鋅的“壓電效應”，納米線的形變便可產(chǎn)生電能。
穿上“發(fā)電衣”可聽iPod
據(jù)了解，王中林等人的這項成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身無須做任何特別的動作，織物就可自行發(fā)電。王中林說：“這項研究的重點在于如果你被風吹、聽到聲波或者受到震動，你的衣服都會發(fā)電，你不必做特殊的運動。”簡單地說，“只要你能動，就能發(fā)電”。
利用纖維成功進行納米發(fā)電，意味著“發(fā)電衣”等柔性、可彎曲的發(fā)電體在不遠的將來都會成為現(xiàn)實，甚至微風吹動的帳篷也能發(fā)電。王中林根據(jù)目前的原型估算，將來用這樣的纖維制成的織物，每平方米的輸出功率可達80毫瓦，足以驅(qū)動一部i-Pod隨身聽或者為一塊手機電池充電。因此，它可以用于遠足者或者士兵的野外活動，也可以為生物醫(yī)學或環(huán)境監(jiān)測中的微型傳感器提供電能。
“綠色發(fā)電”零污染
與他們此前研發(fā)出的直流納米發(fā)電機相比，纖維納米發(fā)電機的突破在于：其一，生長納米線的基片從硬質(zhì)、昂貴的硅材料換成了柔軟、便宜的纖維絲。以美國杜邦公司的凱夫拉纖維為例，幾美元就可以買一大捆。其二，帶動納米線摩擦錯動的機械運動由之前頻率較高的超聲波改為更容易獲取的低頻機械運動。
低頻機械運動的成功利用更具有突破性意義。跑步、走路、心跳等產(chǎn)生的機械能從理論上講都可以轉(zhuǎn)化為電能，這些昔日被白白浪費掉的能量將來都可以被利用起來。另外，纖維納米發(fā)電機的材料都是生物安全材料，整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電”。
●最大難題
目前，王中林和同事們已經(jīng)成功地制成了數(shù)百個這種纖維納米發(fā)電機。不過，他們目前遇上的最大難題之一是，當外界環(huán)境變得潮濕時，氧化鋅的導電能力就會退化。因此，王中林的研究小組正在研究一種方法，以便使這種“發(fā)電纖維”即使在潮濕的洗衣房中也可以正常工作。另外，王中林的科研小組接下來還將改進設計，重點提高輸出功率。
●應用前景
據(jù)悉，王中林的新成果為納米發(fā)電機在生物技術、納米器件、個人便攜式電子設備以及國防技術等領域的應用開拓了更為廣闊的空間。而這種新型納米纖維織成的布料可用于制造利用人體運動來發(fā)電的衣服、鞋和生物植入物(如起搏器)等。
超細纖維絲變“發(fā)電機”
據(jù)報道，現(xiàn)年47歲的王中林(ZhongLin Wang)是美國佐治亞理工學院教授、著名材料學家。他領導的科研小組在納米發(fā)電領域取得的這一突破性進展刊登在14日出版的英國《自然》雜志上。實驗過程中，他們把凱夫拉合成纖維放入化學溶液中，在纖維絲上鍍上氧化鋅。鍍在纖維絲上的氧化鋅會徑向生長，“長”出直徑僅為頭發(fā)一千八百分之一的納米線。長滿納米線的纖維絲就像“女士卷發(fā)用的發(fā)卷”。將兩個“發(fā)卷”平行放置，給其中一個鍍金或其他金屬，金屬可以和氧化鋅形成類似二極管的導電效應。然后在馬達帶動下，兩個“發(fā)卷”相互錯動摩擦，一拉一松。由于氧化鋅的“壓電效應”，納米線的形變便可產(chǎn)生電能。
穿上“發(fā)電衣”可聽iPod
據(jù)了解，王中林等人的這項成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身無須做任何特別的動作，織物就可自行發(fā)電。王中林說：“這項研究的重點在于如果你被風吹、聽到聲波或者受到震動，你的衣服都會發(fā)電，你不必做特殊的運動。”簡單地說，“只要你能動，就能發(fā)電”。
利用纖維成功進行納米發(fā)電，意味著“發(fā)電衣”等柔性、可彎曲的發(fā)電體在不遠的將來都會成為現(xiàn)實，甚至微風吹動的帳篷也能發(fā)電。王中林根據(jù)目前的原型估算，將來用這樣的纖維制成的織物，每平方米的輸出功率可達80毫瓦，足以驅(qū)動一部i-Pod隨身聽或者為一塊手機電池充電。因此，它可以用于遠足者或者士兵的野外活動，也可以為生物醫(yī)學或環(huán)境監(jiān)測中的微型傳感器提供電能。
“綠色發(fā)電”零污染
與他們此前研發(fā)出的直流納米發(fā)電機相比，纖維納米發(fā)電機的突破在于：其一，生長納米線的基片從硬質(zhì)、昂貴的硅材料換成了柔軟、便宜的纖維絲。以美國杜邦公司的凱夫拉纖維為例，幾美元就可以買一大捆。其二，帶動納米線摩擦錯動的機械運動由之前頻率較高的超聲波改為更容易獲取的低頻機械運動。
低頻機械運動的成功利用更具有突破性意義。跑步、走路、心跳等產(chǎn)生的機械能從理論上講都可以轉(zhuǎn)化為電能，這些昔日被白白浪費掉的能量將來都可以被利用起來。另外，纖維納米發(fā)電機的材料都是生物安全材料，整個過程無排放、無污染，堪稱最具潛力的“綠色發(fā)電”。
●最大難題
目前，王中林和同事們已經(jīng)成功地制成了數(shù)百個這種纖維納米發(fā)電機。不過，他們目前遇上的最大難題之一是，當外界環(huán)境變得潮濕時，氧化鋅的導電能力就會退化。因此，王中林的研究小組正在研究一種方法，以便使這種“發(fā)電纖維”即使在潮濕的洗衣房中也可以正常工作。另外，王中林的科研小組接下來還將改進設計，重點提高輸出功率。
●應用前景
據(jù)悉，王中林的新成果為納米發(fā)電機在生物技術、納米器件、個人便攜式電子設備以及國防技術等領域的應用開拓了更為廣闊的空間。而這種新型納米纖維織成的布料可用于制造利用人體運動來發(fā)電的衣服、鞋和生物植入物(如起搏器)等。
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