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“纳米发电机夹克”让仓鼠发电

发布时间:2017-12-03 阅读:

  “Nanogenerator夹克”允许仓鼠发电

  科学家们最近开发出一种“纳米发电机外套”,让仓鼠穿上,仓鼠在跑步机上连续运转就能发电了。佐治亚理工学院的研究人员现在已经使用纳米技术通过点击手指来获取电流 - 使用户更靠近使用黑莓,手机和其他手持设备的自供电。该大学材料科学与工程系资深教授王忠林说:“利用纳米技术,我们甚至可以将广泛的生物力学能量转化为电能,将多种形式的机械能转化为电能。”美国化学会杂志“Nano Express”杂志2月11日刊登了关于利用生物机械能发电的科学论证和研究报告。这项研究表明,王忠林研究小组自2005年以来一直在研究的纳米技术发生器可以在非均匀的机械运动如声带运动,旗帜吹奏,手指敲击或仓鼠活动中进行操作,因为大多数生物力学能量是不流动的,不像目前用于大规模动力的机械运动那样稳定,从不规则运动获得低频能量具有重要的意义。纳米功率产生机制是压电效应 - 有些金属如氧化锌金属线可以在一个现象的弯曲和伸展之间产生一个电流变化,这些电线的直径在100到800纳米之间,长度在100到500纳米之间,为了制造这个发生器,王忠麟的研究小组把一个锌氧化物导线连接到柔性聚合物基板,两端各连接一个电插头和一个连接到一端的肖特基二极管以控制电流。然后将其中一个单线发生器连接到食指的关节,或者将四个单线发生器连接到一个穿在仓鼠身上的黄色夹克上。仓鼠跑步或抓挠,食指敲击敲打,可以使纳米线与基材弯曲,产生少量的交流电。集成到仓鼠外壳中的四个纳米发生器产生0.5毫微安培的电流,手指上的一个发生器自然会产生较少的电流。王忠林认为,除了手指动作和仓鼠运动之外,该装置还可以植入人体,从肌肉活动,血管舒缩等过程中获取能量,从而成为监测血压等生命体征的纳米装置。由于这些装置产生交流电流,所以必须将由四个发生器产生的电流集成在仓鼠的背部以获得最大电流,否则其中一个发生器所产生的电流可能被另一个电流所抵消。由王忠林领导的团队,尽管每台发电机的输出功率差别很大,但是同时使用单向弯曲基板同向弯曲导线。这些差异主要来源于手工设备的弯曲程度和不均匀性的差异。王忠林指出:“纳米发电机必须保持同步,只有在输出功率稳定的情况下,才能保证当前的产量。我们希望通过进一步改进设计和制造,在不久的将来解决这个问题流程。”为了确保测量电流确实是由发生器产生的,研究人员采取了一些预防措施。例如:使用非压电碳纤维代替氧化锌纳米线做的测试没有得到输出电流信号。王忠林队最初试图给老鼠一整套这种能力的外套,却发现这个小家伙没有兴趣跑步。在王忠林教授的女儿的建议下,研究人员发现仓鼠更适合这个实验,但是晚上十一点以后才可以。他们必须使实验装置像夹克衫一样,确保它们不会掉下来,并且有足够的空间让基材弯曲,而且当然不能太紧以防止仓鼠感觉不适。王忠林教授补充说:“这是纳米发电机利用活体动物产生的电流的第一个例子,这项研究表明,利用生物活动产生电流的确是可能的。”这项研究是由美国国防部高级研究计划局,美国能源部,美国空军,美国佐治亚州技术癌症中心纳米技术部门的支持。

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