动能转化为电能
如今我们拥有许多设备,它们都需要充电。虽然现在已有无线充电板,但它们仍需插入电源插座。许多情况下,过去十多年里,充电方式几乎没有任何改进。
不过,布法罗大学和中国科学院(CAS)的研究人员如今或许已经开发出这一演进过程中的下一步技术,让设备不再需要插入电源插座。根据他们最近发表于《纳米能源》期刊的研究,只需一片特殊的金属片和一点身体动作即可。
其中的奥秘在于一种称为摩擦起电的效应,大多数人其实都见过——或者感受过——这种现象。当一种材料带上电荷时,就会发生摩擦起电;这通常是因为它与另一种材料发生了摩擦接触。
没错,大多数静电都是这样产生的,比如不小心碰到别人时,你会感到轻微的电击。不,我们说的可不是情绪上的冲击哦,傻瓜。
这种接触起电现象一直很难转化为实用的电源,尽管已有研究对此进行探索。很多时候,相关材料难以制造,或者成本效益不高。研究人员开发的这片金属片据称克服了这些障碍。
以动作发电
这片金属片由两层薄金箔构成,中间夹着一块名为聚二甲基硅氧烷的硅基聚合物,这种材料通常用于隐形眼镜和傻瓜胶。一层金箔被拉伸后再释放,因此会起皱。再次施加力量时,金层与聚合物之间的相对运动会产生摩擦。
“这会使电子在金层之间来回流动。摩擦越大,产生的电能就越多。”中国科学院半导体研究所教授、论文第一作者徐云在一份新闻稿中说。研究人员解释,这种摩擦只需手指轻微一动就能产生。
在研究演示中,研究人员使用了一片仅长1.5厘米(0.6英寸)、宽1厘米(0.4英寸)的金属片。这片小金属片产生了124伏电压,其最大电流和电流密度足以同时点亮48盏红色LED灯。虽然这项技术尚未成熟,研究人员希望这种材料很快就能仅凭动作,为智能手机和其他智能设备充电。
“没人喜欢被电源插座束缚,也没人愿意随身携带笨重的便携式充电器。人体是丰富的能量来源。我们想:‘为什么不加以利用,为自己发电呢?’”布法罗大学电气工程副教授、论文第一作者甘巧强在新闻稿中说。
甘巧强和同事计划提升这款摩擦起电设备的性能,同时研发一款便携式电池,用于储存金属片产生的能量。

