小小的仓鼠是否能帮我们解决全球能源危机?也许不能,不过穿着特质发电夹克衫的仓鼠正在身体力行地为创造全新可再生
电力来源而努力奔跑着。来自美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员们还采用相同的纳米技术成功实现了通过简单的敲手指动作来产生电流,这让用户利用手指打字为黑莓(BlackBerry)、手机及其他手持电子设备自行供电的目标距离最终实现又更近了一步。
来自美国乔治亚理工大学材料科学与工程系的王中林教授称:“利用纳米技术,我们已经证明了很多利用不规则、低能量生物能来转换成电能的方法,这项技术可以将任何一种机械扰动(Mechanical Disturbance)转换成电能。”
2月11日,美国化学学会(American Chemical Society)期刊《纳米通讯》(Nano Letters)网络版对于这项利用生物能产生电能的演示成果进行了报道。这项研究得到了美国国防部高级研究计划局(DARPA)、美国能源部、美国空军以及埃默里-乔治亚理工大学癌症纳米技术中心的大力支持。
研究表明,王中林教授自2005年开始研发的纳米发电机可以通过无规则机械运动所产生的能量驱动。所谓无规则机械动作,包括了:声带振动、旗子在风中飘动、手指敲击以及仓鼠在转轮上奔跑等活动。能从这种不规则动作中获得低频能量是非常了不起的成果,因为与我们目前绝大多数发电过程中常用的规则性机械运动不同,很多生物能都是不断变化且毫无规则的。
这种纳米发电机能量产生于压电效应,这是一种在特定材料(如氧化锌导线)中存在的独特现象。在这些材料导线被弯曲再释放开的过程中,能自然产生电荷。这种电线直径在100-800纳米以内,长度介于100-500微米之间。
王教授所带领的研究团队为制造这种发电机,特别将氧化锌导线压缩封装入一个易于弯曲的聚合体基底中,导线的两端用电刷固定,并在导线的一端接上肖特基屏障二极管(Shottky Barrier Diodes)以控制电流的流动。之后,他们将其中一个单线发电机连接在食指上,或者将四个单线发电机合并后连接在仓鼠穿的“黄马甲”上。
仓鼠奔跑或爪子搔抓的动作,以及食指敲击的动作能使包裹着纳米导线的聚合体基底弯曲,这样就可以产生少量的交流电电流。连接在食指上的单个发电机产生的电流较小,而整合安装在仓鼠马甲上的四个纳米发电机所产生的电流可达到0.5纳米安培。
王教授表示,要实现为蓝牙耳机这样的便携式电子设备供电,至少需要将几千个这种可建立在三维模块中的单线发电机整合在一起。