美國開發出納米摩擦發電機：從海浪中獲取能源
2015/06/26 09:53:02
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作者:世貿通移民
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關注EB-5移民關注美國科研成果：作爲可再生能源，太陽能和風能最大的缺點就是不可持續性——晴天和多風的日子並不是總能遇到。就這一點而言，波浪具有無可比擬的優勢。美國佐治亞理工學院的科學家開發出一種利用海浪發電的納米摩擦發電機。研究人員稱，這種發電機結構簡單、廉價易用，可晝夜無休地持續工作。相關論文發表在《應用化學》雜志上。
摩擦發電效應是兩種材料接觸和分離産生電荷的一種現象。負責這項研究的美國佐治亞理工學院王中林(音譯)團隊，此前曾開發出一種能爲手機電池充電的固體摩擦發電機。而新研究面臨的問題是，如何讓摩擦發電在潮濕如海水的環境中産生?
研究人員發現，摩擦發電現象並不限于固體之間，它同樣存在于液體環境當中。唯一的要求是，兩種物質特定的電子能水平足夠接近。對水而言，它所需要的僅僅是一個適合的“拍檔”。通過實驗，他們發現一種特殊的塑料或能當此重任。
作爲原型，研究人員制作了一個絕緣的塑料容器。這個容器有蓋和底，上面安裝了由銅片制成的電極。他們的系統之所以能夠成功，是因爲其蓋子內部塗有一層納米級、微型金字塔狀的聚二甲基矽氧烷(PDMS)。而容器中則裝滿了去離子水。當蓋子下降時，這些微型金字塔就會與水發生接觸，一批聚二甲基矽氧烷原子就會被電離，從而産生負電荷;與此同時，水面上也會相應産生正電荷。當聚二甲基矽氧烷層離開水送出電荷後就完成了一個完整的摩擦發電過程。
其原理是利用了聚二甲基矽氧烷與水之間的電位差。選擇聚二甲基矽氧烷的原因，是其優良的疏水性減少了水的附著，獨特的金字塔外形更易讓水脫落。
當置于海水中時，該裝置會隨著波浪，周期性地上升與下降，其中的電極與整流器和電容相連，産生的直流電能夠點亮60盞LED燈。研究人員稱，該裝置具有廣泛的應用價值，由于對溫度敏感可將其作爲一種溫度傳感器;如將其他傳感器附著在上面，它也能爲生物分子傳感器和化學傳感器的設計提供更多的想象空間。
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