《電子技術(shù)應(yīng)用》
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納米薄膜催生發(fā)電奇想

2016-07-25

  一陣微風(fēng),能燒熱你家的電飯鍋;一片安靜的海,能點亮全中國的路燈。近日在北京召開的“納米能源與納米系統(tǒng)國際學(xué)術(shù)會議”上,中科院外籍院士王中林告訴科技日報記者,他的“納米發(fā)電機”能夠完美利用一切輕柔的能量,比如風(fēng)和浪。

  “我們?yōu)槭裁匆ù髩涡钏屗畮影l(fā)電機高速旋轉(zhuǎn)呢?因為低頻率的機械能難以轉(zhuǎn)化?!蓖踔辛终f,“而納米薄膜能夠利用10赫茲甚至是1赫茲以下的機械波?!?/p>

  王中林是中科院北京納米能源與系統(tǒng)所所長,2015年他成為全球物理學(xué)領(lǐng)域論文被引用最多的人。他鉆研十年的納米發(fā)電技術(shù),是納米學(xué)界的熱門話題。

  王中林研制的發(fā)電機核心是納米薄膜,原理是:兩張薄膜接觸產(chǎn)生靜電,輕輕一個外力分開它們,就有了電勢差?!斑@個過程中,50%的機械能變成了電能?!蓖踔辛终f。

  納米薄膜如此敏感,壓一下就有電,搓一下也有電,吹口氣也能來電。王中林展示了一項應(yīng)用:PM2.5高達(dá)1600多的汽車尾氣,通入一個iPad包裝盒大小的凈化器,出來后PM2.5只有20——尾氣吹拂下,納米薄膜帶了電,吸附了微顆粒。

  除了尾氣凈化器,王中林和同事正在研發(fā)“智能鞋”。記者看到了演示視頻:原地踏步,運動鞋邊鑲的一排LED燈每次落地都會亮起來。鞋里放了納米發(fā)電薄膜,能量來自落地的壓力。

  “你只要走路,智能鞋就能給你的手機和隨身電器供電。你只要擺臂,腋下的納米薄膜也能摩擦發(fā)電?!蓖踔辛终f,未來將有大量的移動設(shè)備和傳感器走進(jìn)生活,納米薄膜很適合給它們隨時隨地充電。人呼吸的一起一伏,通過納米發(fā)電機,就足夠驅(qū)動心臟起搏器。

  王中林說,高效率的納米薄膜由便宜的高分子塑料、鋁和銅制成,結(jié)構(gòu)簡單,制作簡便,所以可用于大規(guī)模發(fā)電。

  在一項實驗中,王中林給房頂上種了“草”,全是納米薄膜葉子,微風(fēng)吹動“葉子”貼上又分開,發(fā)出的電夠一個家庭使用。

  類似的,納米葉片放在浮球中,水里一搖就能發(fā)電。浮球組成的網(wǎng)絡(luò)可以漂在海面、江面上,給整個城市供電?!拔覀兺ㄟ^實驗和計算認(rèn)為,一平方公里的普通海面完全覆蓋浮球網(wǎng)絡(luò)時,發(fā)電功率超過1兆瓦?!蓖踔辛终f,這意味著1萬平方公里的海面發(fā)電量與一個三峽電站相當(dāng),他稱之為“藍(lán)色能源”。

  海浪起伏所產(chǎn)生的勢能,人類一直無法利用。有一些波浪發(fā)電實驗設(shè)備,機械變形驅(qū)動發(fā)電機,但無法商用,因為波浪一小,發(fā)電機轉(zhuǎn)不起來。王中林的納米發(fā)電技術(shù)從原理上來說幾乎是完美的波浪能量收集者。

  自英國科學(xué)家法拉第于1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)原理以來,從風(fēng)車到核電廠全都依靠法拉第發(fā)電機。除此以外的發(fā)電模式只有光伏電池和燃料電池,但兩者在應(yīng)用上都不盡如人意。王中林的納米薄膜有望開辟新路。


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