納米級發電機：用摩擦和靜電為手機充電

摩擦起電是眾所周知的物理現象，那么有沒有想過利用摩擦產生的電能給手機充電？一種由廉價材料制造的納米發電機或許將實現這一功能。

佐治亞理工學院的研究人員已經開發出一款原型產品，能利用運動，例如手機在口袋中的晃動，產生的靜電給手機電池充電。這是業界首次實現利用這樣的電能給個人電子設備充電。

納米級發電機：用摩擦和靜電來獲得電能。

從理論上講，人們行走，甚至呼吸產生的能量都可以給植入體內的醫療設備，或其他電子產品充電。然而，如何利用這種小幅運動產生的能量則存在挑戰。

佐治亞理工材料科學專業教授王中林在過去多年中一直從事這一領域的研究，并主要專注于壓電材料。通過采用納米技術來制造壓電材料，王中林和同事放大了壓電效應。不過到目前為止，基于壓電效應的納米發電機還沒有產生較大的電力輸出。

王中林的小組發現，一種不同的方式可能更有前景：靜電和摩擦。在干燥的天氣使用塑料梳子梳頭就很容易產生靜電。研究人員證明，使用一片聚對苯二甲酸乙二醇酯材料和一片金屬材料，這種靜電充電現象，或稱作“摩擦起電”效應，能產生足夠的能量。當彎曲時，兩片薄膜之間將產生電流，從而實現充電。而如果采用納米技術來制造兩種表面，那么有效面積將更大，從而提供更強的摩擦和更多的電能。

佐治亞理工學院發明的這種納米發電機能將機械運動能量的10%至15%轉換為電能，而更薄的材料轉換率甚至可以達到40%。指甲蓋大小的摩擦電納米材料在彎曲時能產生8毫瓦電力，足以驅動心臟起搏器。而一塊5x5厘米的材料能同時點亮600盞LED燈泡，或是為商用手機的電池充電。王中林的小組已經在《Nano Letters》期刊上發表了研究成果。

王中林表示：“材料的選擇很多，設備的制造也很容易。”有約50種普通塑料、金屬和其他材料在配對時都可以產生同樣的效果。

弗吉尼亞理工學院能源利用材料與系統中心主管Shashank Priya表示：“這一設備產生的能量密度很高。”他指出，其他智能材料還無法產生可實際應用的足夠能量。

目前還不清楚這樣的納米發電機是否能在實驗室之外得到應用。華盛頓大學機械工程專業教授Li Jiangyu表示：“他們還需要證明，現實生活中的機械震動能產生能量。”為了在現實中應用，納米發電機需要利用提供能量最多的震動頻率，而如果納米發電機只能利用低能量機械震動，那么為手機充電花費的時間將太長。王中林表示，他正在與一些企業討論，開發應用在特定場合的納米發電機。