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奈米線縫衣鞋走路發電 2華裔重大突破(圖)

2008-11-19 00:15 桌面版 简体 0
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美國二位華裔教授研發出一種氧化鋅(ZnO)奈米線 ,只要反覆彎曲,就可以產生電力,把此種奈米導線密封在薄膜內,放在鞋底、衣服或美國國旗內,任何風吹、聲波或振動,以及身體有任何動作或移動,都可以產生電力;加以改善將可自我供電,做為小型電器的電源。

喬治亞理工大學教授王中林(圖)及俄亥俄州達頓大學教授戴黎明研發"自我供電" 奈米發電機 (nanogenerator),有突破性發展。(取自喬治亞理工大學網站)

據考克斯新聞社報導,2006年,喬治亞理工大學華裔教授王中林利用氧化鋅奈米導線的獨特性質,發明瞭能將機械轉化為電能的世界最小的發電裝置──直立式奈米發電機(nanogenerator)。但是直立式發電機運作時,奈米線和驅動電極之間要不斷接觸和摩擦,造成奈米線和電極的磨損,影響奈米發電機的性能和壽命。

後來他和俄亥俄州達頓大學(Dayton University)化學與材料工程系華裔教授戴黎明等,克服了直立式發電機的設計缺陷,將奈米線固定在襯底上,避免了與電極的摩擦,提升了發電機的穩定性和壽命,終於發明瞭交流奈米發電機。

俄亥俄州達頓大學(Dayton University)化學與材料工程系華裔教授戴黎明。(取自達頓大學網站)

王中林表示這是很大的改進,如此以來不需要摩擦,只要能彎曲奈米線就能產生電能。

交流奈米發電機運作時,奈米線起到"電容"和"電荷幫浦"的作用,不斷將機械能轉換為電能,並有效輸出。單根奈米線最多可釋出50毫伏電壓。他們把奈米線密封在薄膜內,可以防水、防汗和防止其他液體的侵蝕,避免使發電機失去作用。交流奈米發電機還可以很容易的封裝在彈性材料中,大大擴展它的工作環境和應用範圍。

王中林說:"這是向邁進實用的一大步。"把這些奈米線層層重疊起來,可聚合成奈米帶(nanobelt)。未來將可產生足夠的電力,更具有商業價值,作為類似iPod這樣的MP3播放器的電源,或軍用偵測器和無線電的電源,還可以利用於植入式生物醫療感應器、生物醫療監視系統等等。

這項研究成果,是把超微小奈米科技的精準性與壓電效應(piezoelectric effect)相結合。壓電效應是指某些物質受到壓力就會產生發電的效應。

王中林是"彈性充電泵"(flexible charge pump)計畫的首席研究員。不過,目前他們研發的新奈米發電機只能產生45毫伏(特)(millivolt,千分之45伏特)的電力。一個普通的AA電池所產生的電力,大約是此種奈米發電機的33倍。

要用此種裝置取代普通的電池,還有許多地方需要改進。要達到商業化的用途,王中林預測說:"可能還需要3年的時間。"


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